JPS63161015A - 導電性樹脂ペ−スト - 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、銀粉、エポキシ樹脂、硬化剤及び可撓性付与
剤であるポリブタジェン化合物よりなる導電性樹脂ペー
ストで、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子を金属フレーム等
に接着する導電性樹脂ペーストに関するものである。更
に詳しくは、ＩＣ等の大型チップを銅フレームに接着し
ＩＣ等の組立工程の加熱処理時における大型チップと銅
フレームの熱膨張率の差によるチップクラックやチッチ
プの反りによるＩＣ等の特性不良を防ぐ応力緩和特性に
優れた導電性樹脂ペーストに関するものである。

〔従来技術〕

エレクトロニクス業界の最近の著しい発展により、トラ
ンジスター、ＩＣ，ＬＳＩ、超ＬＳＩと連化してきてお
り、これら半導体素子に於ける回路の集積度が急激に増
大すると共に大量生産が可能となり、これらを用いた半
導体製品の普及に伴なって、その但産に於ける作業性の
向上並びにコストダウンが重要な問題となってきた。従
来は半導体素子を金属フレームなどの導体にＡＵ−３ｉ
共晶法により接合し、次いでバーメツチクシールによっ
て封止して半導体製品とするのが普通であった。しかし
量産時の作業性、コストの面より樹脂封止法が開発され
、現在では一般化されている。これに伴ないマウント工
程に於けるＡｕ　−３ｉ共品法の改良としてハンダ材料
や導電性樹脂ペースト、即ちマウント用樹脂により方法
が取り上げられるようになった。

しかし、ハンダ法では信頼性が低いこと、素子の電極の
汚染を起こし易いこと等が欠点とされ、高熱伝導性を要
するパワートランジスター、パワーＩＣの素子に使用が
限られている。これに対しマウント用樹脂はハンダ法に
較べ、作業性に於いても信頼性等に於いても優れており
、その需要が急激に増大している。

更に最近、ＩＣ等の集積度の高密度化により、チップが
大型化してきており、一方従来用いられてきたリードフ
レームである４２合金フレームが高価なことより、コス
トダウンの目的から銅フレームが用いられる様になって
きた。ここでＩＣ等のチップの大きざが約４〜５ｍ角よ
り大きくなると、ＩＣ等の組立工程での加熱により、チ
ップの熱膨張率と銅フレームの熱膨張率との差から、マ
ウント法としてＡｕ−３ｉ共晶法を用いるとチップのク
ランクや反りによる特性不良が問題になってきている。

即ち、これはチップの材料であるシリコン等の熱膨張率
が８　ｘ　１０−６４−／”Ｃであるのに対し、４２合
金フレームでは８Ｘ１０−６年／℃であるが銅フレーム
では２Ｘ１０−５＝１＝／℃と大きくなる為である。こ
れに対し、マウント法としてマウント用樹脂を用いるこ
とが考えられるが従来のエポキシ樹脂系ペーストでは熱
硬化性樹脂で三次元硬化する為、弾性率が大きく、チッ
プと銅フレームとの歪を吸収するに至らなかった。一方
、線状高分子タイプのポリイミド樹脂系では、エポキシ
樹脂に較べ弾性率が小さくチップの反りは改良される。

しかしポリイミド樹脂をマウント用樹脂として用いるに
は、作業性面からＮ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ、Ｎ
−ジメチルホルムアミド等の多量の極性溶剤に溶解して
粘度を低くしなければならない。この時の溶剤量は、マ
ウント樹脂中の３０重量％以上にもなり、チップと金属
フレームとの接着に用いた場合、硬化加熱時の溶剤の抜
は跡として硬化物中にボイドが生成し接着強度低下、電
気伝導及び熱伝導不良の原因となり信頼性面から好まし
くない。このことからチップと銅フレームの歪を吸収す
る様な応力緩和特性に優れ、しかも硬化物中にボイド等
のない信頼性の優れた導電性樹脂ペーストが強く要望さ
れていた。

〔発明の目的〕

本発明者らは、ＩＣ等の大型チップと銅フレームとの組
合せでもチップクラックやチップの反りによるＩＣ等の
特性不良が起こらず信頼性不良の原因となる硬化物中の
ボイドモも発生しない導電性樹脂ペーストを得んとして
鋭意研究した結果、エポキシ樹脂に可撓性付与剤として
特定のポリブタジェン化合物を添加して得られる導電性
樹脂ペーストが、その硬化物の弾性率が小さく、大チッ
プと銅フレームとの熱膨張率との差による歪を吸収し応
力緩和に優れており、しかも硬化物中にボイドも発生し
ないことが判り、本発明を完成するに至ったものである
。

その目的とするところは、マウント用樹脂としての電気
的特性や機械的特性、不純物濃度等の緒特性を満足して
優れた信頼性を有し、しかも応力緩和特性に優れた導電
性樹脂ペーストを提供するにある。

〔発明の構成〕

本発明は、銀粉（Ａ）、エポキシ樹脂樹脂（Ｂ）、硬化
剤（Ｃ）及び可撓性付与剤（Ｄ）よりなる導電性樹脂ペ
ーストにおいて、可撓性付与剤がエポキシ基を有するポ
リブタジェン化合物であり、（Ａ）、（Ｂ）　、（Ｃ）
　、（Ｄ）の割合が（Ａ）　／　（（Ｂ）　±（Ｃ）　
＋（Ｄ））　＝６０／４０〜９０／１０であり、（（８
）＋（Ｃ）／｛Ｄ｝＝１００１０．５〜１００／１５で
あることを特徴とする導電性樹脂ペーストである。

本発明に用いる銀粉としては、ハロゲンイオン、アルカ
リ金属イオン等のイオン性不純物を好ましくは１０ｐｐ
ｍ以下であることが望ましい。また粒径としてはフレー
ク状、樹枝状や球状等のものが用いられる。

また比較的粗い銀粉と細かい銀粉とを混合して用いるこ
ともでき、形状についても各種のものを適宜混合しても
よい。

本発明に用いるエポキシ樹脂としては、通常のものでも
よいが加水分解性ハロゲン基の含有量として５０（］）
Ｉ）ｍ以下であることが望ましい。またそのタイプとし
ては次のものが用いられる。

フロログリルシノールトリグリシジールエーテル、トリ
ヒドロオキシビフェニルのトリグリシシールエーテル、
テトラヒドロキシごフェニルのテトラグリシシールエー
テル、テトラヒドロキシビスフェノールＦのテトラグリ
シシールエーテル、テトラヒドロキシベンゾフェノンの
テトラグリシシールエーテル、エポキシ化ノボラック、
エポキシ化ポリビニルフェノール、トリグリシシールイ
ソシアネート、トリグリシシールシアネート、トリグリ
シシールｓ−トリアジン、トリグリシシールジアミノフ
ェノール、テトラグリシシールアミノジフェニルメタン
、テトラグリシジールビロメリット酸、トリグリシシー
ルトリメリット酸、テトラグリシシールレゾルシン、ジ
グリシジルごスフエノールＡ１ジグリシジールビスフェ
ノールＦ１ジグリシジールビスフェノールＳ１ジヒドロ
キシベンゾフェノンのジグリシジルアニリン、ジグリシ
ジールオキシ安息香酸、ジグリシジルアニリン（０、ｍ
１ｐ）ジグリシジルアニントイン、ジグリシジルアニリ
ン、ジグリシジルアニリン等があり、これらを単独もし
くは２種以上を併用して用いることができる。

また上記のエポキシ樹脂に、一般に反応希釈剤と呼ばれ
る低粘度のエポキシ樹脂を併用してもよい。例えばビニ
ルシクロヘキセンジオキサイド、の脂環式エポキシ化合
物、ジグリシジルフェニルグリシジルエーテルやジヒニ
ルベゼンジエポキシなどのポリオレフィンエポキシド類
、ジグリシジルアニリンやジグリシジルトルイジンなど
のグリシジルアミン類、ブチルグリシジルエーテル、フ
ェニルグリシジルエーテル、タレジルグリシジルエーテ
ルなどのグリシジルエーテル類などである。

本発明に用いる硬化剤としては通常のものでもよく、多
価フェノール類、芳香族系多塩基酸類、芳香族ポリアミ
ン類などがある。

多価フェノール類としては、フェノール類とアルデヒド
類との初期縮合物で、フリーのフェノールを可及的に含
まない無定形の樹脂状物質が好ましい。例えばフェノー
ル、クレゾール、キシレノール等の１価フェノール類と
ボルムアルデヒドとを稀薄水溶液中強酸性下で反応させ
ることによって得られる２及び３核体を主体とする低分
子の液状ノボラックや、１ｇＩＪフェノール類とアクロ
レイン、グリオキザール等の多官能アルデヒド類との酸
性下の初期縮合物や、レゾルシン、カテコール、ハイド
ロキノン等の多価フェノール類とホルムアルデヒドとの
酸性下の初期縮合物などである。

芳香族系多塩基酸としてはピロメリット酸無水物、トリ
メリット酸無水物のような多塩基酸類及びその２乃至３
分子を２乃至３官能性のポリオールでエステル結合で連
結した多塩基酸誘導体や、無水マレイン酸、無水フタル
酸、無水エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、ヘ
キサヒドロ無水フタル酸などの２官能の酸無水物と上記
多塩基酸との共融混合物などでおる。

これらの硬化剤は必要に応じ、２種以上を併用してもよ
い。

本発明に用いる可撓性付与剤は、エポキシ基を有するポ
リブタジェン化合物である。一般にポリブタジェン化合
物は弾性率が小さく応力緩和性に優れていることはよく
知られている。しかし接着性や、耐湿性が悪く、マウン
ト用樹脂として用いることはできなかった。一方エポキ
シ樹脂は、接着性、耐湿性に優れているが、応力緩和性
は劣っている。

本発明は接着性、耐湿性に優れたエポキシ樹脂に応力緩
和性に優れたポリブタジェン化合物を添加するものであ
るが、この時ポリブタジェン化合物としては、エポキシ
基を有していることが必要で、これらの官能基とエポキ
シ樹脂の硬化剤とが反応し、均一な硬化物となり弾性率
の小さい応力緩和性に優れ、しかも接着性、耐湿性にも
優れた樹脂が得られる。

ポリブタジェン化合物中にエポキシ基を有しエポキシ樹
脂の硬化剤と反応することが本発明の重要な点で、エポ
キシ樹脂の硬化剤と反応する官能基を有しないと、マウ
ント用樹脂のペースト状態でエポキシ樹脂とポリブタジ
ェン化合物の分離が発生し、作業性に適さなくなったり
、硬化物が均一にならず接着性が低く、耐湿性も悪くな
る。

本発明における導電性樹脂ペーストの銀粉（Ａ）と樹脂
分であるエポキシ樹脂（Ｂ）、硬化剤Ｃ）、可撓性付与
剤（Ｄ）の重量割合は（Ａ）　／　（（Ｂ）　＋（Ｃ）
＋（Ｄ）｝＝６０／４０〜９０／１０が好ましく、これ
より銀粉（Ａ）の割合が多くなっても電気伝導性の向上
が添加量の割に得られずコスト的にも割高となる。一方
、この割合範囲より銀粉（Ａ）の量が少なくなると導電
性樹脂ペーストの重要な特性である電気伝導性が低下す
る。

また樹脂分中のエポキシ樹脂（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）と可
撓性付与剤（Ｄ）との重量割合は（（Ｂ）　＋（Ｃ）　
／｛Ｄ｝＝１００１０．５〜１００／１５が好ましく、
これより可撓性性付与剤（Ｄ）の割合が多くなると、ポ
リブタジェン化合物の欠点である接着性、耐湿性の低下
が起こる。

一方、この割合範囲により可撓性付与剤（０）の量が少
なくなるとポリブタジェン化合物の特徴である応力緩和
性がマウント用樹脂ペースト硬化物に付与されない。

更に本発明においては必要により硬化促進剤、消泡剤等
を添加しても良い。また粘度調整用として、硬化物にボ
イドの発生のない範囲で溶剤を添加することができる。

導電性樹脂ペーストの製造工程は次の通りである。

銀粉（八）、エポキシ樹脂（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）、可撓
性付与剤（Ｄ）を秤量し、必要に応じ硬化促進剤、消泡
剤、溶剤等を添加して攪拌機、描潰器、乳鉢、三本ロー
ル、ニーダ−等を単独又は適宜組合わせて、均一のペー
スト状にする。

本発明の導電性樹脂ペーストの使用方法としては、通常
のディスペンサー等、で金属フレームに塗布でき、ＩＣ
等のチップマウント後、オーブン中又は熱盤上で加熱硬
化し接着することができる。

〔発明の効果〕

本発明の導電性樹脂ペーストは、銅、４２７０イ等の金
属フレーム、セラミック基板、ガラスエポキシ等の有機
基板へのＩＣ等の半導体素子の接着に用いることができ
、特に銅フレーム上への大型チップの接着に適しており
、銅フレームとシリコンチップとの熱膨張率の差による
ＩＣ等組立工程での加熱処理時のチップクラック、チッ
プ歪によるＩＣ等の特性不良を防ぐことができる、従来
では得られなかった応力緩和特性に優れ、しかも硬化物
中にボイドがなく信頼性にも優れたマウント用樹脂であ
る。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を説明する。

〔実施例１〕 エポキシ樹脂１００重量部うちハロゲン基含有量３００
ｐｐｍのエポキシ化フェノールノボラック（数平均分子
量：５４０、エポキシ当量：　１７０）７０重量部及び
ハロゲン基含有量１５０ＤＩ）ｍのＣ１４の長鎖脂肪酸
のグリシシールエステル３０重量部に硬化剤として予め
３５０メツシユパスの微粉末化したジシアンジアミド４
重量部、可撓性付与剤としてエポキシ基を有するポリブ
タジェン化合物（品名Ｐｏ１ｙ　ｂｄ　Ｒ−４５Ｅ　Ｐ
Ｔ　；出光石油化学■製）８重量部、硬化促進剤として
１，８ジアザ−ビシクロ（５，４、Ｏ）ウンデセン−７
のレゾルシン塩０．５重」部を攪拌し均一分散液とし、
更に銀粉末４００部を加え三本ロールで混練し、均一な
マウント用樹脂ペーストを得た。

得られたペーストを銅フレーム上に塗布し、７ｍ角シリ
コーンチップをマウントし、１時間／２００℃で硬化さ
せた時のチップクランク及びチップ歪を調べた。

尚、ペレット歪は、ベレットの両端を結７！−線上から
垂直に反りの頂上までの高さを測定したものである。

また硬化物のボイドテストはペーストを銅フレーム上に
塗布し、５画角ガラス片をマウントし、１時間／２００
℃で硬化させた後、ガラス片の上から硬化物を観察した
。

これらの結果を他の特性と合わせて第１表に示した。得
られたペースト硬化物ではチップクラックがなくチップ
歪も４μ尻と小さく、応力緩和特性に優れ、しかも硬化
物中にボイドもなく他の特性もマウント用樹脂として充
分満足するものである。

〔実施例２〕 エポキシ樹脂としてハロゲン基含有量３００ｐｐｍのエ
ポキシ化フェノールノボラック（数平均分子量；５２０
、エポキシ化！：１７５）１００重量部、硬化剤として
フェノールノボラック（数平均分子ｔｉ：５７０）６５
重足部、可撓性付与剤としてエポキシ基を有するポリブ
タジェン化合物（品名Ｐｏ１ｙ　ｂｄ　Ｒ−４５ＥＰＴ
　：出光石油化学■製）１５重量部、硬化促進剤は実施
例１と同様のものを０．５重量部、溶剤としてｎ−ブチ
ルセロソルブアセテート６０重量部を攪拌し、均一分散
液とし、更に銀粉末７００重量部を加え三本ロールで混
練し、均一なマウント用樹脂ペーストを得た。

１ｑられたペーストを実施例１同様にして特性を調べた
結果を第１表に示した。

チップクラックがなくチップ歪も３μｍと小さく、応力
緩和特性に優れ、しかも硬化物中にボイドもなく他の特
性もマウント用樹脂として充分溝するものである。

〔比較例１〕 実施例２と同様にして可撓性付与剤のみを、エポキシ基
を有しないポリブタジェン化合物（品名Ｐｏ１ｙ　ｂｄ
　Ｒ−４５ＨＴ　：出光石油化学（ｌ木製）２０重量部
として得たマウント用樹脂ペーストの特性結果を第１表
に示した。

チップ歪が大ぎくしかも、チップ接着力も弱かった。

〔比較例２〕 実施例２と同様にして可撓性付与剤のみを除いて得たマ
ウント用樹脂ペーストの特性結果を第１表に示した。

可撓性付与剤を添加しないとチップクラックが発生した
。

〔比較例３〕 ピロメリットＭ／ジアミノジフェニルエーテル縮合タイ
プ（ポリアミン酸型で１５重量％Ｎ−メチル２−ピロリ
ドン溶液）のポリイミド樹脂１１３重量部と、銀粉末８
０重量部を実施例１と同様の方法で混練し、得たマウン
ト用樹脂ペーストの特性結果を第１表に示した。

チップ歪は４μ瓦と小さいが硬化物中にボイドが多く接
着強度が弱かった。

（比較例４．５） 実施例２と同様にして、比較例４では可撓性付与剤を０
．５重量部にし、比較例５では３０重量部にしてマウン
ト用樹脂ペーストを得た。

この特性結果を第１表に示したが可撓性付与剤の添加量
が少ない場合はチップ歪が１６μ卯と大きくなり、添加
量が多い場合は接着強度が弱かった。

〔比較例６〕 実施例２と同様にして、銀粉のみを２２０重量部にして
マウント用樹脂ペーストを得た。

この特性結果を第１表に示したが銀粉量が少ない為体積
抵抗率が１Ｘ１０”Ω−ｃｍ以上になり、マウント用樹
脂ペーストとして適さない。

〔比較例７〕 実施例２と同様にして、エポキシ樹脂のみをハロゲン基
含有ｉｉＩ！２．ｏｏｏｐｐｍのエポキシ化フェノール
ノボラック（数分子嚢５３０、エポキシ化１１７５）に
して、マウント用樹脂ペーストを得た。

この特性結果を第１表に示したが、熱水抽出不純物量が
５４　ＤＤｍと多くＰＬＴ信頼性も不良であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、銀粉（Ａ）、エポキシ樹脂（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）及
   び可撓性付与剤（Ｄ）よりなる導電性樹脂ペーストにお
   いて、可撓性付与剤がエポキシ基を有するポリブタジエ
   ン化合物であり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の重
   量割合が（Ａ）／｛（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）｝＝６０／
   ４０〜９０／１０であり、かつ（Ｄ）の重量割合が（Ｄ
   ）／｛（Ｂ）＋（Ｃ）｝＝０．５／１００〜２０／１０
   ０であることを特徴とする導電性樹脂ペースト。