JPS63126114A - Conducting paste - Google Patents

Conducting paste

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JPS63126114A
JPS63126114A JP27173086A JP27173086A JPS63126114A JP S63126114 A JPS63126114 A JP S63126114A JP 27173086 A JP27173086 A JP 27173086A JP 27173086 A JP27173086 A JP 27173086A JP S63126114 A JPS63126114 A JP S63126114A
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奥野山 輝
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

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、半導体装置の組立て(アッセンブリ)や各種
部品類の接着などに使用される導電性ペーストに関し、
更に詳しくは、半導体ペレットの大型化とアッセンブリ
工程の短縮化に対応でき、配線の腐食断線がなく接着性
にも優れた導電性ペーストに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a conductive paste used for assembling semiconductor devices, bonding various parts, etc.
More specifically, the present invention relates to a conductive paste that can cope with larger semiconductor pellets and shorter assembly steps, and has excellent adhesive properties without corrosion and disconnection of wiring.

(従来の技術) 金属薄板(リードフレーム)上の所定部分に、IC5L
SI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1つである。 従来か
らこの接続方法としてチップのシリコン面をリードフレ
ーム上の金メツキ面に加熱圧着するというAU−3r共
晶法が主流であった。 しかし、近年の貴金属、特に金
の島騰を契機として、樹脂封止型半導体装置では、AL
I−81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。
(Prior art) IC5L is placed at a predetermined portion on a thin metal plate (lead frame).
The process of connecting semiconductor chips such as SI is one of the important processes that affects the long-term reliability of the device. Conventionally, the mainstream connection method has been the AU-3r eutectic method, in which the silicon surface of the chip is heat-pressed to the gold-plated surface of the lead frame. However, with the rise in the price of precious metals, especially gold, in recent years, resin-sealed semiconductor devices are becoming more and more expensive.
The I-81 eutectic method is rapidly transitioning to methods using solder, methods using conductive paste (adhesive), etc.

(発明が解決しようとする問題点) 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(接着剤)を使用する方法では、通常、銀粉末
を配合したエポキシ樹脂が用いられ、約10年程前から
一部実用化されてきだが、信頼性の面でAu−3i共品
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(接着剤)を使用する場合は、半田法に比べ
て耐熱性に優れる等の長所を有しているが、その反面、
樹脂や硬化剤が半導体素子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
となる場合が多く、素子の信頼性は、A、u−3i共晶
法に比べて劣っていた。 また近年IC/LSIやLE
D等の半導体チップの大形化に伴い、ペレットクラック
の発生や接着力の低下が問題となっており、またアッセ
ンブリ工程の短縮化を1指して、高速硬化できる導電性
ペーストの開発が強く要望されていた。
(Problem to be solved by the invention) However, although some methods using solder have been put into practical use, it has been pointed out that solder and solder balls scatter and adhere to electrodes, etc., causing corrosion and disconnection. has been done. On the other hand, in the method of using conductive paste (adhesive), epoxy resin mixed with silver powder is usually used, and it has been partially put into practical use for about 10 years, but Au-3i Compared to the common product method, satisfactory results could not be obtained. When using a conductive paste (adhesive), it has advantages such as superior heat resistance compared to the soldering method, but on the other hand,
Because the resin and curing agent are not made for bonding semiconductor devices, they often create voids, have poor moisture resistance, and poor hydrolysis resistance, promote corrosion of aluminum electrodes, and cause disconnection. The reliability of the device was inferior to that of the A, u-3i eutectic method. In recent years, IC/LSI and LE
With the increase in the size of semiconductor chips such as D, the occurrence of pellet cracks and a decrease in adhesive strength have become problems, and in order to shorten the assembly process, there is a strong demand for the development of a conductive paste that can be cured at high speed. It had been.

本発明は、上記の事情・欠点に鑑みてなされたもので、
半導体チップの大形化、アッセンブリ工程の短縮化に対
応するとともに、配線の腐食断線がなく、接着性に優れ
、ボイドの発生がない高速硬化性の導電性ペーストを提
供しようとするものである。
The present invention was made in view of the above circumstances and drawbacks, and
The present invention aims to provide a fast-curing conductive paste that is compatible with the increasing size of semiconductor chips and shortening of the assembly process, has no corrosion and disconnection of wiring, has excellent adhesive properties, and does not generate voids.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段と作用)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
する組成の導電性ペーストが、接着性に優れ、ボイドの
発生がなく、高速硬化性であることを見いだし、本発明
を完成したものである。 すなわら、本発明は、 (A)固形エポキシ樹脂 <8)低粘度液状エポキシ樹脂 (C)ノルボネン環を有する樹脂 (D>アクリロニトリル基を有するポリブタジエン系液
状樹脂 (E’)イミダゾール系触媒および (F)導電性粉末 を含むことを特徴とする′24電性ペーストである。
[Structure of the invention] (Means and effects for solving the problem) The present inventors
As a result of intensive research aimed at achieving the above object, it was discovered that a conductive paste with the composition described below has excellent adhesive properties, does not generate voids, and has fast curing properties, thereby completing the present invention. be. In other words, the present invention comprises (A) a solid epoxy resin <8) a low-viscosity liquid epoxy resin (C) a resin having a norbornene ring (D> a polybutadiene-based liquid resin having an acrylonitrile group (E') an imidazole-based catalyst, and ( F) '24 conductive paste characterized by containing conductive powder.

本発明に用いる(△)固形エポキシ樹脂としては、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、例えば次のようなビスフェノール類のジエボキ
シドがある。 シェル化学社製エピコート1001.1
002.1004゜1007.1009、ダウケミカル
社製DER660,661,662,667,668゜
669、チバガイギー社製アラルダイトGY6071.
6084.6097.6099、大日本インキ化学工業
社製エビクロン1010゜3010、旭電化社製EPシ
リーズ・EP−5100,5400,5700,590
0(以上いずれも商品名)等がある。 さらに固形エポ
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できる
。 これらのノボラック・エポキシ樹脂としては、分子
母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。 チバガイギー社製ア
ラルダイトEPN1138.1139、ECN1273
゜1280.1299、ダウケミカル社製DEN431
.438、シェル化学社製エピコート152.154、
ユニオンカーバイト社製ERR−0100,ERRB−
0447,ERLB−0488、日本化薬工業社製EO
CNシリーズ、山間国策バルブ社製DER400(以上
いずれも商品名)等が挙げられ、これらは単独又は2種
以上の混合系として用いる。
As solid epoxy resins used in the present invention (△), those which are industrially produced and can be effectively used in the present invention include, for example, the following dieboxides of bisphenols. Epicoat 1001.1 manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.
002.1004°1007.1009, Dow Chemical DER660, 661, 662, 667, 668°669, Ciba Geigy Araldite GY6071.
6084.6097.6099, Ebikuron 1010°3010 manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, EP series EP-5100, 5400, 5700, 590 manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.
0 (all of the above are product names), etc. Further, solid epoxy resins having an average number of epoxy groups of 3 or more, for example,
By using novolak epoxy resin, the adhesive strength at high temperatures (350° C.) can be further improved. As these novolak epoxy resins, those having a molecular weight of 500 or more are suitable. Examples of industrially produced novolak epoxy resins include the following: Ciba Geigy Araldite EPN1138.1139, ECN1273
゜1280.1299, DEN431 manufactured by Dow Chemical Company
.. 438, Epicoat 152.154 manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.
Union Carbide Co., Ltd. ERR-0100, ERRB-
0447, ERLB-0488, EO manufactured by Nippon Kayaku Kogyo Co., Ltd.
Examples include CN series, DER400 manufactured by Yamama Kokusaku Valve Co., Ltd. (all of the above are trade names), and these are used alone or as a mixture of two or more types.

本発明に用いる(B)低粘度液状エポキシ樹脂としては
、例えばβ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチ
ルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロビルトリ
メトキシシラン、γ−グリシドキシプロビルメチルジェ
トキシシラン等のシラン系モノマーおよびビスフェノー
ル型低粘度液状エポキシ樹脂、脂環式低粘度液状エポキ
シ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジ
ルエステル型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独
もしくは2種以上混合して用いる。
Examples of the low-viscosity liquid epoxy resin (B) used in the present invention include β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxyprobyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyl Examples include silane monomers such as jetoxysilane, bisphenol type low viscosity liquid epoxy resins, alicyclic low viscosity liquid epoxy resins, glycidyl ether type epoxy resins, glycidyl ester type epoxy resins, etc. These may be used alone or in combination of two or more types. and use it.

(A)固形エポキシ樹脂と(B)低粘度液状エポキシ樹
脂とは重量化で5:95〜40:60の範囲で配合され
る。 固形エポキシ樹脂が5重債%未満では必要とする
接着強度が得られず、また40重量%を超えると導電性
ペーストにした場合の作業性が極めて悪くなり好ましく
ない。
(A) solid epoxy resin and (B) low viscosity liquid epoxy resin are blended in a weight ratio of 5:95 to 40:60. If the solid epoxy resin is less than 5% by weight, the required adhesive strength cannot be obtained, and if it exceeds 40% by weight, the workability when made into a conductive paste becomes extremely poor, which is not preferable.

本発明に用いる(C)ノルボネン環を有する樹脂として
は、石油樹脂などがあり、石油のC6〜C3留分から得
られる汎用の樹脂である。 例えば市販されているもの
として、セロキサイド4000 (ダイセル化学社製、
商品名)、タッキロール1000(住友化学工業社製、
商品名)、フィントン1500.1000.1300゜
1700 <日本ゼオン社製、商品名)等が挙げられる
。 そして、これらは単独又は2種以上混合して用いる
。 ノルボネン環を有する樹脂の配合割合は、前述した
<A)固形エポキシ樹脂と(B)低粘度液状エポキシ樹
脂との合計量に対して0.5〜15重量%配合すること
が望ましい。 配合量が0.5重量%未満の場合は、接
着強度の向上に効果なく、また15重量%を超えると反
応性が劣る傾向にあり好ましくない。
Examples of the resin having a norbornene ring (C) used in the present invention include petroleum resins, which are general-purpose resins obtained from C6 to C3 fractions of petroleum. For example, as a commercially available product, Celoxide 4000 (manufactured by Daicel Chemical Co., Ltd.,
Product name), Takki Roll 1000 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.,
(trade name), Finton 1500.1000.1300°1700 (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name), etc. These may be used alone or in combination of two or more. The blending ratio of the resin having a norbornene ring is preferably 0.5 to 15% by weight based on the total amount of the solid epoxy resin (A) and the low viscosity liquid epoxy resin (B). If the amount is less than 0.5% by weight, it is not effective in improving adhesive strength, and if it exceeds 15% by weight, the reactivity tends to be poor, which is not preferable.

本発明に用いる(D)アクリロニトリル基を有するポリ
ブタジエン系液状樹脂としては、例えばCTBN130
0,2000 <宇部興産社製、商゛品名)等が挙げら
れ、1種又は2種以上混合して使用する。 このポリブ
タジエン系液状樹脂の配合割合は、(A)固形エポキシ
樹脂と(B)低粘度液状エポキシ樹脂との合計量に対し
て0.5〜30重量%に割合で配合することが望ましい
。 配合量が0.5重量%未満の場合は、低応力に効果
がなく、また30重世%を超えると接着力が低下する傾
向にあり好ましくない。
As the polybutadiene liquid resin (D) having an acrylonitrile group used in the present invention, for example, CTBN130
0,2000 <manufactured by Ube Industries, Ltd., product name), etc., and may be used singly or in combination of two or more. The blending ratio of this polybutadiene liquid resin is preferably 0.5 to 30% by weight based on the total amount of (A) solid epoxy resin and (B) low viscosity liquid epoxy resin. If the amount is less than 0.5% by weight, it is not effective in reducing stress, and if it exceeds 30% by weight, the adhesive strength tends to decrease, which is not preferable.

本発明に用いる(E)イミダゾール系触媒としては、例
えば四国化成工業社製の2PZ−OK。
As the imidazole catalyst (E) used in the present invention, for example, 2PZ-OK manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.

2PZ−CN、2MZ−OK (以上いずれも商品名)
等がある。 イミダゾール系触媒は、通常、固形エポキ
シ樹脂と低粘度液状エポキシ樹脂との合計量に対して0
.01〜8重量%の割合で配合する。
2PZ-CN, 2MZ-OK (all of the above are product names)
etc. The imidazole catalyst is usually used at 0% relative to the total amount of solid epoxy resin and low viscosity liquid epoxy resin.
.. It is blended in a proportion of 0.01 to 8% by weight.

本発明に用いる(A)固形エポキシ樹脂、<8)低粘度
液状エポキシ樹脂、(C)ノルボネン環を有する樹脂、
(D)アクリロニトリル基を有するポリブタジエン系液
状樹脂および(E)イミダゾール系触媒を配合する場合
は、単に各成分と溶剤を加えて混合させてもよいが、最
初にノルボネン環を有する樹脂およびアクリロニトリル
基を有するポリブタジエン系液状樹脂を溶剤に溶解させ
た後、固形エポキシ樹脂と低粘度液状エポキシ樹脂とを
溶解混合したものを、添加混合することが望ましい。 
ここで用いる粘度調整用の溶剤類としては、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Oソルブ
、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルピトールア
セテートジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド
(A) solid epoxy resin used in the present invention, <8) low viscosity liquid epoxy resin, (C) resin having a norbornene ring,
When blending (D) a polybutadiene-based liquid resin having an acrylonitrile group and (E) an imidazole-based catalyst, each component and a solvent may be simply added and mixed. After dissolving the polybutadiene-based liquid resin in a solvent, it is desirable to add and mix a mixture of a solid epoxy resin and a low-viscosity liquid epoxy resin.
The viscosity-adjusting solvents used here include dioxane, hexanone, benzene, toluene, solvent naphtha, industrial gasoline, cellosolve acetate, ethylceOsolve, butyl cellosolve acetate, butyl carpitol acetate dimethylformamide, and dimethyl acetamide.

N−メチルピロリドン等が挙げられ、これらは単独もし
くは2種以上混合して使用することができる。
Examples include N-methylpyrrolidone, which can be used alone or in combination of two or more.

本発明に用いる(F)導電性粉末としては、例えば銀粉
末等が使用される。
As the conductive powder (F) used in the present invention, for example, silver powder or the like is used.

本発明に用いる樹脂組成物は、固形エポキシ樹脂.低粘
度液状エポキシ樹脂.ノルボネン環を有する樹脂,アク
リロニトリル基を有する液状ポリブタジエン樹脂,イミ
ダゾール系触媒,導電性粉末を含むが、必要に応じて消
泡剤,カップリング剤その他の添加剤を加えることがで
きる。 そして、この樹脂組成物は、常法に従い各原料
成分を充分混合した後、更に例えば三本ロールによる混
線処理し、その後に減圧脱泡して製造することかできる
。 こうして製造した樹脂組成物を用いて半導体ペレッ
トとリードフレームを接着固定した後、ワイヤボンディ
ングを行い、次いで樹脂で封止して半導体素子を製造す
る。 この半導体素子は、200℃で樹脂組成物を加熱
快化させても、大型チップの反り変形が少なく、接着力
は半導体チップ接着の場合、必要な強度を有し、ワイヤ
ボンディング強度も同じく 4〜5gの値以上の強度を
得ることができる。
The resin composition used in the present invention is a solid epoxy resin. Low viscosity liquid epoxy resin. It contains a resin having a norbornene ring, a liquid polybutadiene resin having an acrylonitrile group, an imidazole catalyst, and a conductive powder, but an antifoaming agent, a coupling agent, and other additives may be added as necessary. This resin composition can be produced by sufficiently mixing the respective raw material components in accordance with a conventional method, and then subjecting the mixture to cross-roll treatment using, for example, three rolls, followed by degassing under reduced pressure. After adhesively fixing a semiconductor pellet and a lead frame using the resin composition thus produced, wire bonding is performed, and then sealing is performed with resin to produce a semiconductor element. In this semiconductor element, even if the resin composition is heated and cured at 200°C, the large chip does not warp easily, the adhesive strength is strong enough for semiconductor chip adhesion, and the wire bonding strength is also 4~4. It is possible to obtain a strength of 5 g or more.

(実施例) 次に本発明を実施例によって説明するが、本発明は以下
の実施例によって限定されるものではない。 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) Next, the present invention will be explained by examples, but the present invention is not limited by the following examples. In Examples and Comparative Examples, "parts" means "parts by weight" unless otherwise specified.

実施例 1 エポキシ樹脂EOCN103S(日本生薬社製、商品名
)9.6部、EX201 (長瀬化成社製、商品名)9
.6部、ノルボネン環を有する樹脂のセロキサイド40
00 (ダイセル社製、商品名)3.0部、CTBN1
300 (宇部興産社製、商品名)3.0部およびジエ
チレングリコールジエチルエーテル1.8部を混合溶解
し、粘稠な褐色の樹脂を得た。 この樹脂29部に触媒
として2PZ−OK(四国化成工業社製、商品名)1.
2部と銀粉末70部とを混合して樹脂組成物Aを製造し
た。
Example 1 Epoxy resin EOCN103S (manufactured by Nihon Koyaku Co., Ltd., trade name) 9.6 parts, EX201 (manufactured by Nagase Kasei Co., Ltd., trade name) 9
.. 6 parts, 40 celoxide of resin having norbornene ring
00 (manufactured by Daicel, trade name) 3.0 parts, CTBN1
300 (trade name, manufactured by Ube Industries, Ltd.) and 1.8 parts of diethylene glycol diethyl ether were mixed and dissolved to obtain a viscous brown resin. To 29 parts of this resin, 2PZ-OK (manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name) was added as a catalyst.1.
2 parts and 70 parts of silver powder were mixed to produce resin composition A.

実施例 2 エポキシ樹脂EOCN103S(前出)5.0部、EP
looI (シェル化学社製、商品名)4.6部、EX
201 (前出)9.6部、フィントン1700(日本
ゼオン社製、商品名)3.0部およびジエチレングリコ
ールジエチルエーテル1.8部を混合溶解し、粘稠な褐
色の樹脂を得た。 この樹脂29部に触媒として2PZ
−OK (前出)1.2部と銀粉末10部を混合して樹
脂組成物Bを製造した。
Example 2 Epoxy resin EOCN103S (mentioned above) 5.0 parts, EP
looI (manufactured by Shell Chemical Co., Ltd., trade name) 4.6 parts, EX
201 (mentioned above), 3.0 parts of Finton 1700 (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name), and 1.8 parts of diethylene glycol diethyl ether were mixed and dissolved to obtain a viscous brown resin. 29 parts of this resin contains 2PZ as a catalyst.
-OK (supra) 1.2 parts and 10 parts of silver powder were mixed to produce resin composition B.

実施例 3 エポキシ樹脂DEC400(重陽国策バルブ社製、商品
名)9.6部、EX201 <前出)9.6部、フィン
トン1700 (前出)3.0部、CTBN1300(
前出)3.0部およびジエチレングリコールジエチルエ
ーテル1.8部を混合溶解し黄色の粘稠な樹脂を得た。
Example 3 Epoxy resin DEC400 (manufactured by Chongyang Kokusaku Valve Co., Ltd., trade name) 9.6 parts, EX201 <supra) 9.6 parts, Finton 1700 (supra) 3.0 parts, CTBN1300 (supra)
3.0 parts of the above) and 1.8 parts of diethylene glycol diethyl ether were mixed and dissolved to obtain a yellow viscous resin.

 この樹脂29部に触媒として2PZ−OK (前出)
1.2部と銀粉末70部とを加えて十分混合して樹脂組
成物Cを!!i造した。
29 parts of this resin contains 2PZ-OK as a catalyst (see above)
Add 1.2 parts and 70 parts of silver powder and mix thoroughly to obtain resin composition C! ! I built it.

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接着
剤りを入手した。
Comparative Example A commercially available epoxy resin-based solvent-based conductive adhesive for semiconductors was obtained.

実施例1〜3および比較例で得た樹脂組成物A。Resin composition A obtained in Examples 1 to 3 and comparative example.

B、Cおよび導電性接着剤りを用いて半導体チップとリ
ードフレームとを接着硬化して固定した。
The semiconductor chip and the lead frame were adhesively cured and fixed using B, C and a conductive adhesive.

これらについて接着強度、ボイドの有無、チップの反り
の試験を行った。 その結果を第1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。
These were tested for adhesive strength, presence of voids, and chip warpage. The results are shown in Table 1, and the remarkable effects of the present invention were recognized in all cases.

第1表 *2:硬化後のシリコン素子の表面における反りを測定
した。
Table 1 *2: Warpage on the surface of the silicon element after curing was measured.

[発明の効果] 以上の説明および第1表からも明らかなように、本発明
の導電性ペーストは、飛散溶剤が少ないためにボイドの
発生がなく、接着性、特に熱時の接着性に優れ、大形チ
ップの硬化後におけるチップの反りが少なくて極めて低
応力のペーストである。
[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation and Table 1, the conductive paste of the present invention does not generate voids due to the small amount of scattered solvent, and has excellent adhesive properties, especially adhesive properties when heated. This is an extremely low-stress paste with little warping of large chips after curing.

この導電性ペーストを使用すれば、信頼性の高い大形チ
ップ半導体装置を製造することができ、工業上大変有益
なものである。
By using this conductive paste, highly reliable large-sized chip semiconductor devices can be manufactured, which is very useful industrially.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1(A)固形エポキシ樹脂 (B)低粘度液状エポキシ樹脂 (C)ノルボネン環を有する樹脂 (D)アクリロニトリル基を有するポリブ タジエン系液状樹脂 (E)イミダゾール系触媒および (F)導電性粉末 を含むことを特徴とする導電性ペースト。[Claims] 1(A) Solid epoxy resin (B) Low viscosity liquid epoxy resin (C) Resin having a norbornene ring (D) Polyb having an acrylonitrile group Tadiene liquid resin (E) Imidazole catalyst and (F) Conductive powder A conductive paste characterized by containing.
JP27173086A 1986-11-17 1986-11-17 Conductive paste Expired - Lifetime JPH0765024B2 (en)

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