JP2000256642A

JP2000256642A - 導電性接着剤およびそれを用いてなる半導体装置

Info

Publication number: JP2000256642A
Application number: JP11064008A
Authority: JP
Inventors: Yuko Sawada; 祐子澤田; Yasumichi Hatanaka; 康道畑中; Hirofumi Fujioka; 弘文藤岡; Riyouji Shirohana; 良治白花; Naoya Takimi; 直也瀧見
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2000-09-19
Anticipated expiration: 2019-03-10
Also published as: JP4142797B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品の信頼性を向上する目的で、熱応力
緩和効果に優れ、かつ作業性、保存安定性に優れた導電
性接着剤を得る。【解決手段】（Ａ）両末端にヒドロキシフェニル基を
有するジメチルポリシロキサンと、ビスフェノールＦ型
エポキシ樹脂の１核体からなる両末端エポキシ変性シリ
コーン化合物で分子量が１２０００〜２６０００のも
の、（Ｂ）ジアリルビスフェノールＦおよびジシアンジ
アミド、（Ｃ）２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロ
キシメチルイミダゾール、および（Ｄ）導電性フィラー
を必須成分とする導電性接着剤で、半導体素子とリード
フレームや基板などの支持部材を接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導電性接着剤、さら
に詳しくはＩＣやＬＳＩ等の半導体素子または半導体モ
ジュールをリードフレーム、プリント配線板、放熱用基
材等の支持部材に接着するのに好適な低応力導電性接着
剤およびこれを用いた半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子とリ
ードフレームや基板等の支持部材との接着には、量産時
の作業性やコストの面からＡｕ−Ｓｉ共晶法や半田法に
代わり、導電性接着剤を用いる方法が一般化している。

【０００３】電子・電気部品の分野において、高密度
化、高集積化、軽量・コンパクト化の要請により、半導
体素子の配線は微細になり、かつ素子そのものは薄く小
さく脆弱になる一方、大電流、大容量化の要求に対して
は半導体素子が大形化し、高い発熱を伴う。また、半導
体素子を搭載するリードフレームは従来の４２アロイに
代わって、熱伝導性が良好で低コストの銅製になり、基
板は高密度化、高多層化する傾向にある。

【０００４】そこで、従来の導電性接着剤を用いてこれ
らの電気・電子部品を搭載した場合、稼動時の環境温度
変化や発熱などにより、電子部品と支持部材との熱膨張
係数の差による応力歪みが生じ、電子部品および支持部
材そのものだけでなく接着剤層にもそりやクラックが発
生する。このため電子部品の信頼性を低下させるという
問題があった。

【０００５】すなわち、これまでは、これらの電子部品
と支持部材との間で生じる応力を吸収できるような低弾
性で、高い接着性を具備し、低粘度で作業性に優れ、ま
た長期保存安定性にも優れた導電性接着剤がなかった。

【０００６】そこで、かかる問題を解決する手段とし
て、（１）両末端にカルボキシル基を有するジメチルシ
ロキサンと、１分子内に２個以上のエポキシ基を有する
エポキシ樹脂との反応で得られるエポキシ変性シリコー
ン化合物、硬化剤および導電性フィラーを含有してなる
導電性接着剤（特開平３−４３４８２号公報）、（２）
銀粉、エポキシ樹脂、硬化剤および可撓性付与剤よりな
る導電性樹脂ペーストにおいて、可撓性付与剤がエポキ
シ基またはアミノ基またはヒドロキシ基を有するジメチ
ルシロキサン化合物である導電性樹脂ペースト（特開昭
６３−１６１０１４号公報）、（３）１分子中にヒドロ
キシフェニル基を２個有するシリコーンオイルとエポキ
シ樹脂との反応物からなる可撓化剤、マイクロカプセル
化イミダゾール誘導体および／または融点が７０℃以上
の固形イミダゾール誘導体からなる硬化剤を配合してな
る低応力接着剤樹脂組成物を介して、半導体チップとリ
ードフレームとが接続されてなる半導体装置（特開平５
−１２６０２０号公報）、（４）両末端にヒドロキシフ
ェニル基を有するジメチルポリシロキサンと１分子中に
２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂との反応で
得られるシリコーン変性エポキシ樹脂および硬化剤から
なるシリコーン変性エポキシ樹脂組成物（特開平３―２
５８８２７号公報）などが提案されている。

【０００７】しかしながら、（１）の公報記載の接着剤
では、シリコーン末端のカルボキシル基とエポキシ樹脂
のエポキシ基を反応させているため、反応生成物はエス
テル結合をとり、容易に加水分解されて、ジメチルシロ
キサンが分離してしまう問題があった。

【０００８】（２）の公報記載のペーストでは、ジメチ
ルシロキサン化合物とエポキシ樹脂との相互溶融性が低
く、かつエポキシ樹脂とシリコーンをあらかじめ反応さ
せていないため、導電性ペ−ストの硬化中や保存中に、
マトリクス樹脂のエポキシ樹脂とシリコーンが分離を起
こす問題があった。

【０００９】（３）の公報記載の接着剤樹脂組成物で
は、エポキシ変性シリコ−ンオイル可撓化剤がエポキシ
樹脂と相互溶融せず、エポキシ樹脂硬化物中に分散して
存在する、いわゆる海島構造をとっているため、硬化物
の弾性率が高く、十分な応力緩和効果が得られないとい
う問題があった。

【００１０】（４）の公報記載のエポキシ樹脂組成物で
は、両末端にフェノール性ヒドロキシル基を有するジメ
チルポリシロキサンと１分子中に２個以上のエポキシ基
を有するエポキシ樹脂との反応で得られるシリコーン変
性エポキシ樹脂を用いるが、このシリコーン変性エポキ
シ樹脂の粘度、および均一性が検討されていない。また
低応力導電性接着剤としての最適な性能（低粘度、低応
力、保存安定性、接着力）を与える硬化剤、硬化促進剤
の配合量の詳細な検討がなされていない。さらには導電
性接着剤を半導体装置として用いるための検討もなされ
ていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のような事実に鑑
み、本発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、両末端エポキシ変性シリコーン化合物が完
全に均一かつ低粘度溶液となり、硬化剤、硬化促進剤は
マトリクス中に分散状態となるため、作業性、保存安定
性に優れるとともに熱応力の緩和に優れ、接着強度が高
い導電性接着剤を提供することを目的としている。

【００１２】さらに、かかる導電性接着剤を用いて半導
体素子又は半導体モジュールと支持部材とを接着してな
る半導体装置を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明にかかわる導電性
接着剤は、（Ａ）一般式（１）：

【００１４】

【化２】

【００１５】（式中、Ｒ¹およびＲ²は炭素数１〜２０の
２価の有機基を示し、それぞれ同一であっても異なって
いてもよく、ｎは整数である。）で示される両末端にヒ
ドロキシフェニル基を有する重量分子量Ｍｗが２０００
〜１００００のジメチルポリシロキサンと、ビスフェノ
ールＦ型エポキシ樹脂の１核体との反応で得られる、両
末端エポキシ変性シリコーン化合物で、重量分子量Ｍｗ
が１２０００〜２６０００のもの、（Ｂ）ジアリルビス
フェノールＦおよびジシアンジアミド、（Ｃ）２―フェ
ニル−４―メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール
および（Ｄ）導電性フィラーを必須成分とするものであ
る。

【００１６】また、（Ａ）前記一般式（１）で示される
両末端にヒドロキシフェニル基を有する重量分子量Ｍｗ
が２０００〜１００００のジメチルポリシロキサンが、
その原材料であるアリルフェノールおよび内部異性化物
などの不純物残留量が１０重量％以下であることが好ま
しい。

【００１７】さらに、本発明にかかわる半導体装置は、
前記導電性接着剤を用いて半導体素子または半導体モジ
ュ−ルと支持部材とを接着してなるものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を詳細に説明
する。

【００１９】本発明の導電性接着剤に用いる成分（Ａ）
である両末端エポキシ変性シリコーン化合物は、（Ａ）
一般式（１）：

【００２０】

【化３】

【００２１】（式中、Ｒ¹およびＲ²は炭素数１〜２０の
２価の有機基を示し、それぞれ同一であっても異なって
いてもよく、ｎは整数である。）で示される両末端にヒ
ドロキシフェニル基を有する重量平均分子量２０００〜
１００００のジメチルポリシロキサンと、ビスフェノー
ルＦ型エポキシ樹脂の１核体との反応で得られる。

【００２２】前記一般式（１）中において、Ｒ¹および
Ｒ²はメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テト
ラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、
ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、キシリレン基な
どの２価の有機基であるのが好ましく、さらに、より効
果的に応力緩和をはかるという点から、トリメチレン基
であるのが好ましい。

【００２３】一般式（１）で示される両末端にヒドロキ
シフェニル基を有するジメチルポリシロキサンの重量平
均分子量Ｍｗとしては、２０００〜１００００の範囲で
あるのが好ましい。さらに好ましくは、応力緩和効果の
大きい４５００〜７５００の範囲である。すなわち、１
００００をこえる場合には、エポキシ樹脂と完全に分離
して反応せず、攪拌しても白濁状態となり、長期保存中
には完全分離する。一方、２０００未満の場合には、エ
ポキシ樹脂とジメチルポリシロキサンは反応して相互溶
融するが、反応熱の発生によりさらに反応が加速され
て、エポキシ変性シリコーン樹脂の粘度の上昇が激し
く、また得られる導電性接着剤の応力緩和効果は小さく
なる傾向にある。かかる理由により、両末端にヒドロキ
シフェニル基を有するジメチルポリシロキサンの分子量
を上記の範囲に限定するものである。

【００２４】本発明で使用する前記一般式（１）で示さ
れるジメチルシロキサンは、白金系の触媒存在下、アリ
ルフェノールとケイ素に結合した水素を有するシロキサ
ンをヒドロシリル化させる方法により得ることができ
る。

【００２５】前記一般式（１）で示されるジメチルポリ
シロキサンにおいて、原材料であるアリルフェノールや
内部異性化物などの不純物残留量は１０重量％以下であ
ることが好ましい。すなわち不純物残留量が１０重量％
よりもさらに多くなると、エポキシ樹脂と不純物との反
応が、エポキシ樹脂とジメチルポリシロキサンとの反応
より速く、分子量の小さい化合物が多く発生することに
より、エポキシ樹脂とジメチルポリシロキサンの反応が
阻害されやすく、また、樹脂溶液全体の均一性が得難く
なる。また、そのような不均一な樹脂を用いた導電性接
着剤は、硬化中に分離したり、応力緩和効果が小さくな
るなどの問題が起こる。

【００２６】本発明において前記一般式（１）で示され
る両末端にヒドロキシフェニル基を有するジメチルポリ
シロキサンと反応させるエポキシ樹脂としては、以下の
〜の観点から１核体を主成分とするビスフェノール
Ｆ型エポキシ樹脂が好ましい。すなわち架橋密度を上
げない、低弾性率を保つ、低温で反応する、反応
生成物の粘度を低く抑える、室温で低粘度のエポキシ
樹脂、シリコーンとの相互溶融性である。

【００２７】ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂は、一般
にビスフェノールFとエピクロロヒドリンとの反応によ
って合成することができる。このビスフェノールＦ型エ
ポキシ樹脂は、合成の段階で二量体化、三量体化などの
ように多量体化する場合がある。しかし、本発明で用い
るビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の１核体とは、この
ような多量体のエポキシ樹脂の含有量が少なく、１核体
を主成分とするものをいう。

【００２８】また、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の
１核体は、蒸留により精製し、多量体の含有量を減少さ
せたものであることが好ましい。

【００２９】１核体を主成分とするビスフェノールＦ型
エポキシ樹脂としては例えば大日本インキ（株）のＥＸ
Ａ−８３０ＬＶＰなどが挙げられる。

【００３０】一般式（１）で示される両末端にヒドロキ
シフェニル基を有するジメチルポリシロキサンとエポキ
シ樹脂とを反応させる方法としては、両成分と触媒を混
合、乾燥下で加熱・攪拌することにより得ることができ
る。

【００３１】このとき、エポキシ変性シリコ−ン化合物
を得る反応において、両末端にヒドロキシフェニル基を
有するジメチルポリシロキサンとエポキシ樹脂の配合割
合は、以下の理由により、両末端フェノールジメチルポ
リシロキサンのフェノールの当量に対してエポキシ樹脂
のエポキシ当量が１．５〜２倍になるのが望ましい。す
なわち、反応系を制御し、短時間で均一溶液になる、
ジメチルシロキサンの両末端にエポキシ樹脂が反応し
て付加する、樹脂が硬化する、硬化した樹脂が低弾
性率を保持するという４点である。

【００３２】また、反応触媒としては、従来からのもの
を用いればよく、例えばトリフェニルフォスフィン、ト
リシクロヘキシルフォスフィンなどのフォスフィン、２
−メチルイミダゾール、２−エチル−４―メチルイミダ
ゾールなどのイミダゾールなどがあげられるが、分散性
が良好で、均一反応させるという点から、トリフェニル
フォスフィンを用いるのが好ましい。また、触媒の添加
量についてはエポキシ樹脂１００重量部に対して０．１
〜２０重量部であることが好ましく、さらには、適当な
反応速度と発熱、反応の均一性という点から、１重量部
以下であることが好ましい。

【００３３】反応温度は１００〜１３０℃であり、反応
の終了は混合溶液が無色透明になること、溶液の粘度、
反応物の分子量を測定することにより確認することがで
きる。

【００３４】このようにして得られるエポキシ変性シリ
コ−ン化合物は室温で液体であり、粘度は２０００〜５
０００ｃｐｓ（２５℃／１０ｒｐｍ）の範囲となり、好
ましくは３０００〜４０００ｃｐｓの範囲で反応を終了
する。また、反応物の重量平均分子量は１２０００〜２
６０００の範囲となり、さらには１６０００〜２２００
０の範囲であるのが好ましい。また本発明の組成物とし
て用いる際には、一般のエポキシ樹脂と同様に取り扱う
ことができる。

【００３５】次に、本発明に用いる硬化剤は、硬化剤と
しての作用に加え接着性を付与する作用をもつものであ
り、かつ低粘度であるという点からジアリルビスフェノ
ールＦを用いる。また、３次元架橋網目構造をなして硬
化する点、また分散性がよく、潜在性を伴わせもつもの
としてジシアンジアミドと併用する必要がある。

【００３６】ジアリルビスフェノ−ルＦの使用量は、樹
脂ペーストの低粘度化、接着性の付与という点から、ジ
アリルビスフェノ−ルＦおよびジシアンジアミドの混合
物中６５〜９０重量％であることが好ましく、７５〜８
０重量％であることがより好ましい。

【００３７】本発明の導電性接着剤を得るための硬化剤
（Ｂ）の使用量としては、両末端エポキシ変性シリコー
ン化合物（Ａ）１００重量部に対して、１〜２０重量部
であればよく、均一反応と接着力の付与という点、接着
剤の硬化後、未反応物がアウトガスとなって素子を汚染
するのを防ぐという点から、エポキシ樹脂のエポキシ当
量１当量に対してＯＨ当量が０．５〜１．０当量となる
量であるのが特に好ましい。

【００３８】また、本発明において用いる硬化促進剤
（Ｃ）としては、反応速度を制御し、潜在性を有し、樹
脂の長期保存安定性を保つという点から、イミダゾール
系硬化促進剤を用いるのが好ましく、特に融点が高く、
分散性がよい点から、微粉砕の２−フェニル−４−メチ
ル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールを用いることが
好ましい。

【００３９】硬化促進剤（Ｃ）の使用量は、反応速度を
制御し、未反応分が残留しないという点から、両末端エ
ポキシ変性シリコーン化合物（Ａ）１００重量部に対し
て１〜５重量部添加されるのが特に好ましい。

【００４０】本発明において用いる導電性フィラー
（Ｄ）としては、従来から導電性接着剤に用いられてい
るものであればよく、金、銀、銅、ニッケルなどの導電
性金属、導電性カ−ボンブラック微粉末、アルミナ、ガ
ラスなどの絶縁体の表面を導電性金属で被覆したものな
どが挙げられる。なかでも、高い導電性を得るという点
から、金、銀、銅、鉄を用いるのが好ましく、さらに、
酸化されにくく、安価で、形状の加工が容易という点か
ら、銀を用いるのが特に好ましい。

【００４１】これらの導電性フィラーの形状は任意であ
り、フレーク状、球状、樹枝状、繊維状などが用いられ
るが、高充填が可能で、高い導電性を確保するという点
から、フレーク状のものを用いるのが好ましい。また、
さらに高い導電性を付与するための高充填化と、樹脂ペ
ーストの粘度とチクソ性を調整するために、球状を混合
して用いてもよい。

【００４２】フレーク状の場合の粒径としては、従来か
ら導電性接着剤に用いられているものの範囲であればよ
く、たとえば０．１〜１００μｍのものを用いるのが、
導電性接着剤としての低粘度で流動性がよい点で好まし
い。また、作業のしやすさなどの点、さらには接着層厚
みの制御の点から、最大粒径で３０μｍ、平均で３〜１
０μｍのものを用いるのが好ましい。

【００４３】また、球状フィラーを混合する場合の粒径
としては、平均で０．１〜５μｍのものが好ましい。

【００４４】フレーク状と球状の混合割合（重量比）
は、フレーク状７〜１０に対して球状３〜０となるのが
好ましい。

【００４５】また、導電性フィラーは、マトリクス樹脂
である両末端エポキシ変性ジメチルシロキサンとジアリ
ルビスフェノールＦ、ジシアンジアミド、イミダゾール
硬化触媒等となじみがよく、熱処理後もマトリクス樹脂
との接着力がある。また、導電性接着剤としての粘度を
低く保つために、マトリクス樹脂と類似の材料で表面処
理していることが好ましく、特に少量のシリコーン化合
物で銀の表面を処理したものが好ましい。

【００４６】導電性フィラー（Ｄ）の使用量は、高い導
電性を付与するための高充填化および樹脂ペーストの粘
度とチクソ性を調整して作業性を良好にするという点か
ら、両末端エポキシ変性シリコーン化合物（Ａ）１００
重量部に対して３５０〜５３０重量部であることが好ま
しく、４００〜４７０重量部であることがより好まし
い。

【００４７】本発明の導電性接着剤の製造方法として
は、従来からの方法であればよいが、たとえば両末端エ
ポキシ変性シリコーン化合物（Ａ）、硬化剤（Ｂ）およ
び硬化促進剤（Ｃ）の所定量を計量してライカイ機であ
らかじめ混合したのち、次に所定量の導電性フィラー
（Ｄ）をライカイ機で混合し、最後に３本ロールやニー
ダなどで混練する方法を用いる。

【００４８】以上のようにして得られる本発明の導電性
接着剤は、被着剤との接着強度が高く、熱応力緩和効果
に優れる。また、容易に分解したり保存中に分離したり
しないので長期保存安定性に優れる。さらには低粘度で
あるので、粘度調整のための反応性希釈剤や溶剤を用い
る必要がなく、硬化時にボイドの発生やアウトガスの発
生がない。また、チクソ性を有するので作業性に優れ
る。したがって、本発明の導電性接着剤を用いて、Ｇａ
Ａｓチップ、ＤＲＡＭ、ＣＳＰなどの半導体素子または
トランジスタ、ダイオードなどを搭載した半導体モジュ
ールと、鉄・ニッケルフレーム、銅フレーム、ガラスエ
ポキシ基板、セラミック基板などの支持部材とを接着す
ると、耐熱衝撃性、放熱性、電気伝導性に優れた半導体
装置を得ることができる。

【００４９】図１〜３に本発明の半導体装置の概略断面
図を示すが、これらに限られるものではない。図１にお
いて、１は導電性接着剤、２は銅製フレーム、３はＧａ
Ａｓチップである。図２において、４はガラスエポキシ
基板、５はシリコンチップであり、６は封止材である。
封止材としては従来から用いられているものであればよ
い。図３において、７はアルミニウム基材、８はアルミ
ナ基板である。

【００５０】以下に実施例を用いて本発明をより具体的
に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるもので
はない。

【００５１】

【実施例】まず、表１に実施例において用いた各成分を
示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】製造例１〜１１（両末端エポキシ変性シリ
コーン化合物（Ａ−１）〜（Ａ−１１）の製造）攪拌機、温度計を備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ
に、表２に示す配合割合で両末端にヒドロキシフェニル
基を有するジメチルポリシロキサンとエポキシ樹脂とを
入れ、攪拌し、乾燥チッソもしくは乾燥エアーをフロー
しながら１２０℃に加熱し、そのまま２時間攪拌、混合
した。

【００５４】

【表２】

【００５５】次に、触媒としてトリフェニルフォスフィ
ンをエポキシ樹脂１００重量部に対して１重量部添加し
た。触媒の添加直後に発熱し、溶液の色はオレンジ色に
変わった。Ｅ型粘度計を用いて粘度を測定し、目的の粘
度に到達したことにより反応の終了を確認し、得られた
反応物を冷却（空冷）して本発明における両末端エポキ
シ変性シリコーン化合物（Ａ−１）〜（Ａ−１１）を得
た。

【００５６】実施例１〜６製造例１〜６で得た両末端エポキシ変性シリコーン化合
物（Ａ−１）〜（Ａ−６）を用いて表３に示す配合割合
（重量％）で硬化剤（Ｂ）および硬化促進剤（Ｃ）を添
加して、ライカイ機で約１時間混練し、マトリクス樹脂
となるシリコーン変性エポキシ樹脂組成物を得た。

【００５７】得られたシリコーン変性エポキシ樹脂組成
物に導電性フィラー（Ｄ）を表３に示す配合割合で添加
してライカイ機で約１時間混練し、さらに、３本ロール
で３〜５回混練し、最後に真空脱泡して本発明の導電性
接着剤を得た。

【００５８】実施例１は両末端フェノールジメチルポリ
シロキサンの分子量２０００、ＯＨ当量１１８９のも
の、実施例２は両末端フェノールジメチルポリシロキサ
ンの分子量４５００、ＯＨ当量１９８０のもの、実施例
３は両末端フェノールジメチルポリシロキサンの分子量
７０００、ＯＨ当量２２４０のもの、実施例４は両末端
フェノールジメチルポリシロキサンの分子量が１０００
０、ＯＨ当量４０００のもの、実施例５は両末端フェノ
ールジメチルポリシロキサンの分子量４５００で、不純
物残留量が１０重量％以下のもの、実施例６は両末端フ
ェノールジメチルポリシロキサンの分子量７０００で、
不純物残留量が１０重量％以下のものを用いた。

【００５９】比較例１〜１０製造例６〜１１で得た両末端エポキシ変性シリコーン化
合物（Ａ−６）、（Ａ−７）、（Ａ−８）、（Ａ−
９）、（Ａ−１０）、（Ａ−１１）を用いて表３に示す
配合割合で硬化剤（Ｂ）および硬化促進剤（Ｃ）を添加
して、ライカイ機で約１時間混練し、マトリクス樹脂と
なるシリコーン変性エポキシ樹脂組成物を得た。

【００６０】

【表３】

【００６１】得られたシリコーン変性エポキシ樹脂組成
物に導電性フィラー（Ｄ）を表３に示す配合割合で添加
してライカイ機で約１時間混練し、さらに、３本ロール
で３回混練し、最後に真空脱泡して比較例の導電性接着
剤を得た。

【００６２】比較例１は、両末端フェノールジメチルポ
リシロキサンの分子量５００、ＯＨ当量２３０を用いた
もの、比較例２は、両末端フェノールジメチルポリシロ
キサンの分子量１２０００、ＯＨ当量４８００のを用い
たもの、比較例３は両末端フェノールジメチルポリシロ
キサンの分子量４５００で、不純物残留量が１０重量％
以下を用いたもの、比較例４は両末端フェノールジメチ
ルシロキサンの分子量７０００で、不純物残留量が１０
重量％以下を用いたもの、比較例５は両末端エポキシ変
性シリコーン化合物の合成にビスフェノールＡを用いた
もの、比較例６は硬化剤にフェノールノボラック樹脂を
用いたもの、比較例７は硬化剤にジシアンジアミドのみ
用いたもの、比較例８は硬化剤にジアリルビスフェノー
ルＦのみを用いたもの、比較例９は硬化促進剤に２Ｅ４
Ｍｚを用いたもの、比較例１０は硬化促進剤を用いない
ものである。

【００６３】導電性接着剤を製造するために用いた、両
末端エポキシ変性シリコーン化合物、マトリクス樹脂
（シリコーン変性エポキシ樹脂組成物）および得られた
導電性接着剤について以下の評価を行った。結果を表２
および表３に示す。

【００６４】［評価方法］両末端エポキシ変性シリコーン化合物の粘度製造例１〜１１で得られた両末端エポキシ変性シリコー
ン化合物（Ａ−１）〜（Ａ−１１）の粘度値を、東京計
器製のＥ型粘度計を用い、回転数１０ｒｐｍ、２５℃に
て測定した。

【００６５】両末端エポキシ変性シリコーン化合物の
分子量製造例１〜１１で得られた両末端エポキシ変性シリコー
ン化合物（Ａ−１）〜（Ａ−１１）の分子量をＴＯＳＯ
製ＧＰＣ（Gel permeation chromatography）で測定し
た。

【００６６】両末端エポキシ変性シリコーン化合物の
相互溶融性製造例１〜１１で得られた両末端エポキシ変性シリコー
ン化合物（Ａ−１）〜（Ａ−１１）を室温にて１日放置
する。反応の終了時点からの透明性（白濁性）、また室
温で１日放置して、２層もしくは３層に分離しているか
どうかを目視で観察し、完全透明を保持している場合を
◎、透明〜半透明を○、完全白濁もしくは分離している
場合を×とした。

【００６７】マトリクス樹脂（シリコーン変性エポキ
シ樹脂組成物）の硬化性実施例１〜６、比較例１〜１０で得られた両末端エポキ
シ変性シリコーン化合物（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、硬化促
進剤（Ｃ）を混練して得られたマトリクス樹脂（シリコ
ーン変性エポキシ樹脂組成物）をガラス板の上に塗布
し、１２５℃のオーブン中に２時間保管した。取り出し
て、硬化しているか、液状のままかを確認した。

【００６８】熱応力緩和効果得られた導電性接着剤を用いて、図３に示す構造の半導
体装置を作製した。２ｍｍ×２ｍｍのＧａＡｓチップを
２０ｍｍ×４０ｍｍのアルミナ基板に、アルミナ基板を
アルミニウム基材に、１２５℃で２時間加熱することに
より接着し、熱応力緩和効果評価用の試験片を得た。

【００６９】前記試験片を、−３０℃および６０℃に各
々３０分間保持するヒートサイクルに１００回かけ、超
音波探傷装置にて接着部の剥離の様子を確認し、ＧａＡ
ｓチップ−アルミナ基板間、アルミナ基板−アルミニウ
ム基材間共に剥離、クラックのない場合を◎、若干の剥
離はあるが、実用上問題のない場合を○、接着部に剥
離、クラックが明らかに生じ、実用上問題のある場合を
×とした。

【００７０】接着強度得られた導電性接着剤を用いて、ニッケルめっきしたア
ルミニウム板に、２ｍｍ角シリコンチップを、１２５℃
で２時間かけて接着した。接着強度はプッシュプルゲー
ジを用いて室温で測定した。

【００７１】保存安定性導電性接着剤の粘度上昇の有無をＥ型粘度計を用いて、
所定日数経過毎に、２５℃、１０ｒｐｍで測定し調べ
た。

【００７２】［評価結果］表３からわかるように、実施
例１〜６では、重量平均分子量Ｍｗが２０００〜１００
００の両末端フェノールジメチルポリシロキサンとビス
フェノールＦエポキシ樹脂とを合成した両末端エポキシ
変性シリコーン化合物、ジアリルビスフェノールＦ、ジ
シアンジアミド、２−エチル−４−メチル−５−ヒドロ
キシメチルイミダゾールを混合した樹脂組成物を用いる
ことにより応力緩和効果が大きく、接着強度が大きく、
樹脂粘度が低くて作業性がよく、保存安定性に優れた導
電性接着剤を与える。特に、両末端フェノールジメチル
ポリシロキサンの分子量が大きい方が応力緩和効果は大
きい。さらには、両末端フェノールジメチルシロキサン
の不純物残留量が１０重量％以下の場合、不純物とエポ
キシ樹脂との反応が優先的に起こることがないため、両
末端エポキシ変性シリコーン化合物の相互溶融性が良好
である。

【００７３】比較例１によると、両末端エポキシ変性シ
リコーン化合物の合成に用いる両末端フェノールジメチ
ルポリシロキサンの分子量が低いため、合成したエポキ
シ変性シリコーン化合物の粘度が高くなり、従って導電
性接着剤の粘度も高くなり、作業性に劣る。また熱応力
緩和効果が小さい。

【００７４】比較例２によると、両末端エポキシ変性シ
リコーン化合物の合成に用いる両末端フェノールジメチ
ルポリシロキサンの分子量が大きいため、エポキシ樹脂
と相互溶融性が低く、合成反応が進行しない。従って、
両末端フェノールジメチルポリシロキサンとエポキシ樹
脂が分離し、エポキシ樹脂のみが硬化剤と反応して、ジ
メチルポリシロキサンは未反応で残り、硬化性に劣ると
と同時に保存安定性にも劣る。

【００７５】比較例３によると、両末端エポキシ変性シ
リコーン化合物の合成において、反応を途中でとめ、分
子量１２０００以下で用いたため、未反応物が多く残っ
ており、マトリクス樹脂の硬化性が悪く、また、熱応力
緩和効果も低く、接着力も低い。

【００７６】比較例４によると、両末端エポキシ変性シ
リコーン化合物の合成において、長時間反応を続けて、
分子量２６０００以上で用いたため、マトリクス樹脂の
粘度が高くなり、作業性に劣るとともに、接着強度も低
い。

【００７７】比較例５によると、両末端エポキシ変性シ
リコーン化合物の合成に用いるエポキシ樹脂にビスフェ
ノールＡ樹脂を用いるため、樹脂の粘度が高くなり、ま
たジメチルポリシロキサンと不均一反応であるため均一
硬化せず、保存安定性にも劣る。

【００７８】比較例６によると、硬化剤に固体のフェノ
ールノボラック樹脂を用いているので、高温で溶融して
も樹脂の粘度は高く、また均一溶液にならないので保存
安定性に劣るとともに、熱応力緩和効果も小さく接着力
も低い。

【００７９】比較例７によると、硬化剤にジアリルビス
フェノールＦを用いていないため、接着性に劣る。

【００８０】比較例８によると、硬化剤にジシアンジア
ミドを用いていないため、硬化性に劣る。

【００８１】比較例９によると、硬化促進剤に液体の2E
4Mzを用いているため、潜在性がなく、保存安定性に劣
ると同時に熱応力緩和硬化にも劣る。

【００８２】比較例１０によると、硬化促進剤を用いて
いないため、樹脂は硬化しない。

【００８３】

【発明の効果】本発明の導電性接着剤によれば、（Ａ）
前記一般式（１）で示される両末端にヒドロキシフェニ
ル基を有するジメチルポリシロキサンと、ビスフェノー
ルＦ型エポキシ樹脂の１核体との反応で得られる、両末
端エポキシ変性シリコーン化合物で、分子量が１２００
０〜２６０００のもの、（Ｂ）ジアリルビスフェノール
Ｆおよびジシアンジアミド、（Ｃ）２−フェニル−４−
メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、（Ｄ）導
電性フィラーを必須成分とするので、熱応力緩和効果に
優れ、作業性、長期保存安定性にも優れるという効果が
ある。

【００８４】また、本発明の導電性接着剤によれば、両
末端にヒドロキシフェニル基を有するジメチルポリシロ
キサンにおいて、現材料であるアリルフェノールおよび
内部異性化物などの不純物残留量が１０重量％以下であ
るので、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂との反応物の
均一性に優れ、マトリクス樹脂の硬化性、熱応力緩和
性、保存安定性に優れるという効果がある。

【００８５】さらに、本発明の半導体装置によれば、前
記導電性接着剤を用いて半導体素子または半導体モジュ
ールとリードフレームや基板などの支持部材を接合する
ことを特徴とするものであるので、信頼性が高いという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の一実施態様の概略断面
図である。

【図２】本発明の半導体装置の別の実施態様の概略断
面図である。

【図３】本発明の半導体装置のさらに別の実施態様の
概略断面図である。

【符号の説明】

１導電性接着剤、２銅製フレーム、３ＧａＡｓチ
ップ、４ガラスエポキシ基板、５シリコンチップ、
６封止材、７アルミニウム基材、８アルミナ基
板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤岡弘文東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者白花良治東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者瀧見直也東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 4J040 EC281 HA026 HA066 HB38 HC18 HC24 JB10 KA03 KA07 KA16 KA17 KA32 LA01 LA05 LA06 MB05 NA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）一般式（１）：【化１】（式中、Ｒ¹およびＲ²は炭素数１〜２０の２価の有機基
を示し、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、
ｎは整数である。）で示される両末端にヒドロキシフェ
ニル基を有する重量分子量Ｍｗが２０００〜１００００
のジメチルポリシロキサンと、ビスフェノールＦ型エポ
キシ樹脂の１核体との反応で得られる両末端エポキシ変
性シリコーン化合物で、重量分子量Ｍｗが１２０００〜
２６０００のもの、（Ｂ）ジアリルビスフェノ−ルＦお
よびジシアンジアミド、（Ｃ）２―フェニル−４―メチ
ル−５−ヒドロキシメチルイミダゾ−ル、および（Ｄ）
導電性フィラーを必須成分とする導電性接着剤。
【請求項２】両末端にヒドロキシフェニル基を有する
重量分子量Ｍｗが２０００〜１００００のジメチルポリ
シロキサンが、その原材料であるアリルフェノールおよ
び内部異性化物などの不純物残留量が１０重量％以下で
あることを特徴とする請求項1記載の導電性接着剤。
【請求項３】請求項１または２記載の導電性接着剤を
用いて、半導体素子又は半導体モジュールとリードフレ
ームや基板などの支持部材を接合した半導体装置。