JPH04342902A - Conductive paste - Google Patents
Conductive pasteInfo
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- JPH04342902A JPH04342902A JP14535091A JP14535091A JPH04342902A JP H04342902 A JPH04342902 A JP H04342902A JP 14535091 A JP14535091 A JP 14535091A JP 14535091 A JP14535091 A JP 14535091A JP H04342902 A JPH04342902 A JP H04342902A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置のアッセン
ブリーや各種部品類の接着等に使用する導電性ペースト
で、特に半導体チップの大型化と表面実装に対応できる
導電性ペーストに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductive paste used for assembling semiconductor devices and adhering various parts, and particularly to a conductive paste that can be used for increasing the size of semiconductor chips and for surface mounting.
【0002】0002
【従来の技術】リード基体、例えばリードフレーム上の
所定部分にIC,LSI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、半導体チップ
のシリコン面をリードフレーム上の金メッキ面に加圧圧
着するというAu −Si 共晶法が主流であった。し
かし、近年の貴金属、特に金の高騰を契機として樹脂封
止型半導体装置ではAu −Si 共晶法から、半田を
使用する方法、半導体ペーストを使用する方法等に急速
に移行しつつある。2. Description of the Related Art The process of connecting a semiconductor chip such as an IC or LSI to a predetermined portion on a lead base, for example a lead frame, is one of the important processes that affects the long-term reliability of the device. Conventionally, the mainstream connection method has been the Au--Si eutectic method, in which the silicon surface of the semiconductor chip is pressure-bonded to the gold-plated surface of the lead frame. However, due to the recent rise in the price of precious metals, especially gold, resin-sealed semiconductor devices are rapidly shifting from the Au--Si eutectic method to methods using solder, semiconductor paste, and the like.
【0003】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年前から一部
実用化されてきたが、信頼性面でAu −Si 共晶法
に比較して満足すべきものが得られなかった。However, although some methods using solder have been put into practical use, it has been pointed out that the solder and solder balls scatter and adhere to electrodes and the like, causing corrosion and disconnection. On the other hand, the method using conductive paste usually uses epoxy resin mixed with silver powder, and has been partially put into practical use for about 10 years, but compared to the Au-Si eutectic method in terms of reliability. I couldn't get anything that I was satisfied with.
【0004】すなわち、上記従来の導電性ペーストを使
用する方法は、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ことが多く、素子の
信頼性はAu −Si 共晶法に比較して劣っていた。
また、IC,LSIやLED等の半導体チップの大型化
に伴い、チップクラックの発生や接着力の低下がおこす
ことでも、問題となっていた。That is, the conventional method using conductive paste has advantages such as superior heat resistance compared to the soldering method, but on the other hand, the resin and curing agent are not suitable for bonding semiconductor elements. Since the Au-Si eutectic method is not used, it tends to generate voids and has poor moisture resistance and hydrolysis resistance, which promotes corrosion of the aluminum electrode and often causes disconnection defects. was inferior compared to Furthermore, as semiconductor chips such as ICs, LSIs, and LEDs become larger, problems arise due to the occurrence of chip cracks and a decrease in adhesive strength.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたもので、耐湿性、耐加水分解性、接着
性に優れ、半導体チップの接着に適用した場合、ボイド
の発生、アルミニウム電極の腐食による断線不良や反り
がなく、半導体チップの大型化にも対応できるなど、信
頼性の高い導電性ペーストを提供しようとするものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has excellent moisture resistance, hydrolysis resistance, and adhesive properties, and when applied to bonding semiconductor chips, it prevents the occurrence of voids and The aim is to provide a highly reliable conductive paste that is free from disconnection and warpage due to corrosion of aluminum electrodes, and is compatible with larger semiconductor chips.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者は、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、上記の諸特性、特に接着性、耐湿性
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。[Means for Solving the Problems] As a result of intensive research aimed at achieving the above object, the present inventor has discovered that a conductive paste having the composition described below has excellent properties as described above, particularly adhesiveness and moisture resistance. The present invention was completed based on the discovery that
【0007】即ち、本発明は、
(A)ビスフェノールブロックウレタンポリマー(B)
多価アルコール化合物
(C)導電性粉末
を必須成分としてなることを特徴とする導電性ペースト
である。That is, the present invention provides (A) a bisphenol block urethane polymer (B)
This is a conductive paste characterized by containing a polyhydric alcohol compound (C) conductive powder as an essential component.
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below.
【0009】本発明の導電性ペーストは、(A)ビスフ
ェノールブロックウレタンポリマー、(B)多価アルコ
ール化合物、(C)導電性粉末を必須成分としてなるも
のである。The conductive paste of the present invention comprises (A) a bisphenol block urethane polymer, (B) a polyhydric alcohol compound, and (C) a conductive powder as essential components.
【0010】本発明に用いる(A)ビスフェノールブロ
ックウレタンポリマーとしては、ウレタンを形成するプ
レポリマーおよびオリゴマーの末端活性イソシアネート
基を、ビスフェノール活性水素化合物でブロック化した
ブロックイソシアネートプレポリマーである。代表的な
ものとしては、末端活性イソシアネートを有するポリエ
ステル又はポリブタジエンを、ビスフェノールA又はビ
スフェノールF等のブロッキング剤でブロック化したも
の等が挙げられ、これらは、単独又は2 種以上混合し
て使用することができる。これらのブロック化されたウ
レタンポリマーおよびオリゴマーは室温では安定である
が、 120℃以上に加熱するとイソシアネート基を解
離する性質をもっている。The bisphenol-blocked urethane polymer (A) used in the present invention is a blocked isocyanate prepolymer obtained by blocking the terminal active isocyanate groups of the urethane-forming prepolymer and oligomer with a bisphenol-active hydrogen compound. Typical examples include polyester or polybutadiene having a terminally active isocyanate blocked with a blocking agent such as bisphenol A or bisphenol F, and these may be used alone or in combination of two or more. Can be done. These blocked urethane polymers and oligomers are stable at room temperature, but have the property of dissociating isocyanate groups when heated to 120°C or higher.
【0011】本発明に用いる(B)多価アルコール化合
物としては、可撓性、柔軟性を考慮して長鎖のアルキル
基を有するものや、ポリエステル系、ポリブタジエン系
およびシリコーン系の多価アルコール類が使用可能であ
る。具体的なものとしては、出光石油化学社製R−45
H、三洋化成社製ポリエチレングリコール,ポリプロピ
レングリコール、トーレシリコーン社製アルコール変性
シリコーンBYシリーズ等が挙げられ、これらは、単独
又は2 種以上混合して使用することができる。これら
の多価アルコール類の水酸基は前記のウレタンポリマー
およびオリゴマーから解離したイソシアネート基と反応
する。ウレタンポリマーやオリゴマーと多価アルコール
類の配合割合は、解離イソシアネート基(NCO)と多
価アルコール類の水酸基(OH)の比(NCO/OH)
が 1.0〜 1.2当量の範囲であることが望ましい
。この配合割合が、 1.0当量未満または 1.2当
量を超えると所定の特性が得られず好ましくない。また
この反応系を促進する触媒としては、一般的にはジアル
キルチンジラウレート等が使用される。The polyhydric alcohol compound (B) used in the present invention includes those having a long-chain alkyl group in consideration of flexibility and pliability, and polyester-based, polybutadiene-based, and silicone-based polyhydric alcohols. is available. Specifically, R-45 manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.
Examples include polyethylene glycol, polypropylene glycol manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd., alcohol-modified silicone BY series manufactured by Toray Silicone Co., Ltd., and these can be used alone or in a mixture of two or more. The hydroxyl groups of these polyhydric alcohols react with the isocyanate groups dissociated from the urethane polymer and oligomer. The blending ratio of urethane polymer or oligomer and polyhydric alcohol is determined by the ratio of dissociated isocyanate groups (NCO) to hydroxyl groups (OH) of the polyhydric alcohol (NCO/OH).
is preferably in the range of 1.0 to 1.2 equivalents. If this blending ratio is less than 1.0 equivalent or more than 1.2 equivalent, the desired characteristics cannot be obtained, which is not preferable. Further, as a catalyst for promoting this reaction system, dialkyltin dilaurate or the like is generally used.
【0012】本発明に用いる(C)導電性粉末としては
、銀粉末、銅粉末、ニッケル粉末、表面に金属層を有す
る銀粉末が挙げられ、これらは、単独又は2 種以上混
合して使用することができる。これらの導電性粉末は、
いずれも平均粒径で10μm以下であることが望ましい
。
平均粒径が10μmを超えると、組成物の性状がペース
ト状にならず塗布性能が低下し好ましくない。導電性粉
末と樹脂成分との配合割合は、重量比で30/70〜1
0/90であることが望ましい。導電性粉末が、70重
量部未満であると満足な導電性が得られず、また、90
重量部を超えると作業性や密着性が低下し好ましくない
。[0012] Examples of the conductive powder (C) used in the present invention include silver powder, copper powder, nickel powder, and silver powder having a metal layer on the surface, and these may be used alone or in combination of two or more. be able to. These conductive powders are
In both cases, it is desirable that the average particle size is 10 μm or less. If the average particle size exceeds 10 μm, the composition will not become pasty and the coating performance will deteriorate, which is not preferable. The mixing ratio of the conductive powder and the resin component is 30/70 to 1 by weight.
It is desirable that it be 0/90. If the amount of conductive powder is less than 70 parts by weight, satisfactory conductivity cannot be obtained;
If it exceeds 1 part by weight, workability and adhesion will deteriorate, which is undesirable.
【0013】本発明の導電性ペーストは、粘度調整のた
め必要に応じて有機溶剤を使用することができる。その
溶剤類としては、ジオキサン、ヘキサン、酢酸セロソル
ブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、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、イ
ソホロン等が挙げられ、これらは、単独又は2 種以上
混合して使用することができる。[0013] In the conductive paste of the present invention, an organic solvent may be used as necessary to adjust the viscosity. Examples of the solvent include dioxane, hexane, cellosolve acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, butyl carbitol acetate, isophorone, etc., and these can be used alone or in combination of two or more.
【0014】本発明の導電性ペーストの製造方法は、常
法に従い各原料成分を十分混合した後、更に、例えば三
本ロールによる混練処理をし、その後、減圧脱泡して製
造することができる。こうして製造した導電性ペースト
は、例えば半導体装置に適用する場合、シリンジに充填
され、ディスペンサーを用いてリード基体、すなわちリ
ードフレームの上に吐出し、半導体素子を接合した後、
ワイヤボンディングを行い、樹脂封止材で封止して樹脂
封止型半導体装置を製造することができる。The method for producing the conductive paste of the present invention can be carried out by thoroughly mixing each raw material component according to a conventional method, and then further kneading the paste using, for example, three rolls, followed by degassing under reduced pressure. . When the conductive paste manufactured in this way is applied to a semiconductor device, for example, it is filled into a syringe and discharged onto a lead base, that is, a lead frame using a dispenser, and after bonding a semiconductor element,
A resin-sealed semiconductor device can be manufactured by performing wire bonding and sealing with a resin sealant.
【0015】[0015]
【作用】本発明の導電性ペーストは、半導体チップのダ
イボンディングに常用されるエポキシ樹脂ベースの導電
性ペーストに比較して、 280℃で加熱しても(素子
のワイヤボンディングに対応)大型チップの反り変形が
極めて少なく、接着力は半導体チップの接着に必要な強
度を有しており、また吸湿も少ないものであることが認
められた。また、ビスフェノールをブロッキィング剤と
したウレタンポリマーは、ほかのブロッキィング剤によ
るものに対して、耐湿性などにおいて有利な点があると
みられる。[Function] Compared to epoxy resin-based conductive pastes commonly used for die bonding of semiconductor chips, the conductive paste of the present invention is capable of forming large chips even when heated at 280°C (corresponding to wire bonding of elements). It was found that there was very little warpage and deformation, that the adhesive strength was strong enough to bond semiconductor chips, and that moisture absorption was low. In addition, urethane polymers using bisphenol as a blocking agent appear to have advantages over those using other blocking agents in terms of moisture resistance and the like.
【0016】[0016]
【実施例】次に本発明を実施例によって説明するが、本
発明はこれらの実施例によって限定されるものではない
。実施例において「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 these examples. In the examples, "parts" means "parts by weight" unless otherwise specified.
【0017】実施例1〜3
表1に示した各成分を三本ロールにより 3回混練して
一液性導電性ペースト(A)、(B)、(C)をそれぞ
れ製造した。Examples 1 to 3 The components shown in Table 1 were kneaded three times using three rolls to produce one-component conductive pastes (A), (B), and (C), respectively.
【0018】比較例
市販のエポキシ樹脂ベースの溶剤型導電性ペースト(D
)を入手した。そのペーストを使用して、実施例1〜3
および比較例で得た導電性ペースト(A)、(B)、(
C)および(D)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半導体装置を製造した。これらの
半導体装置について、接着強度、チップの反り、加水分
解性イオン、耐湿性を試験した。その結果を表1に示し
たが、本発明の効果を確認することができた。Comparative Example A commercially available epoxy resin-based solvent-based conductive paste (D
) was obtained. Using the paste, Examples 1 to 3
and conductive pastes (A), (B), (
Using C) and (D), a semiconductor chip and a lead frame were bonded and cured to manufacture a semiconductor device. These semiconductor devices were tested for adhesive strength, chip warpage, hydrolyzable ions, and moisture resistance. The results are shown in Table 1, and the effects of the present invention could be confirmed.
【0019】接着強度は、 200μm厚のリードフレ
ーム(銅系)上に4×12mmのシリコンチップを表1
の半導体素子接着条件で接着し、350 ℃の温度でプ
ッシュプルゲージを用いて剪断力を測定した。チップの
反りは、硬化後のチップの表面を表面粗さ計で測定し、
チップ中央部と端部との距離で示した。加水分解性イオ
ンは、半導体素子接着条件で硬化させた後、 100メ
ッシュに粉砕して、 180℃で 2時間加熱抽出を行
ったCl イオンの量をイオンクロマトグラフィで測定
した。耐湿性試験は、温度 121℃,圧力 2気圧の
水蒸気中における吸湿量を測定した。[0019] The adhesion strength is as shown in Table 1 when a 4 x 12 mm silicon chip is placed on a 200 μm thick lead frame (copper type).
The semiconductor devices were bonded under the following semiconductor device bonding conditions, and the shear force was measured using a push-pull gauge at a temperature of 350°C. Chip warpage can be determined by measuring the surface of the chip after curing with a surface roughness meter.
It is indicated by the distance between the center of the chip and the edge. Hydrolyzable ions were cured under semiconductor device adhesion conditions, then ground to 100 mesh, extracted by heating at 180° C. for 2 hours, and the amount of Cl ions was measured by ion chromatography. In the moisture resistance test, the amount of moisture absorbed in water vapor at a temperature of 121° C. and a pressure of 2 atmospheres was measured.
【0020】[0020]
【表1】
*1 :ブロックイソシアネートプレポリマーの50%
ブチルカルビトール溶液
*2 :出光石油化学社製、末端水酸基化合物。[Table 1] *1: 50% of blocked isocyanate prepolymer
Butyl carbitol solution *2: Manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd., terminal hydroxyl group compound.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上の説明及び表1から明らかなように
、本発明の導電性ペーストは、耐湿性、耐加水分解性、
接着性に優れ、例えば半導体チップの接着に適用した場
合に、ボイドの発生やアルミニウム電極の腐蝕による断
線不良及び反りがなく、半導体チップの大型化に対応し
た信頼性の高い導電性ペーストである。Effects of the Invention As is clear from the above explanation and Table 1, the conductive paste of the present invention has moisture resistance, hydrolysis resistance,
It has excellent adhesive properties, and when applied to bond semiconductor chips, for example, it does not cause voids or breakage or warping due to corrosion of aluminum electrodes, making it a highly reliable conductive paste suitable for larger semiconductor chips.
Claims (1)
ンポリマー (B)多価アルコール化合物 (C)導電性粉末 を必須成分としてなることを特徴とする導電性ペースト
。1. A conductive paste comprising (A) a bisphenol block urethane polymer, (B) a polyhydric alcohol compound, and (C) a conductive powder as essential components.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14535091A JPH04342902A (en) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Conductive paste |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14535091A JPH04342902A (en) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Conductive paste |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04342902A true JPH04342902A (en) | 1992-11-30 |
Family
ID=15383159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14535091A Pending JPH04342902A (en) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Conductive paste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04342902A (en) |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP14535091A patent/JPH04342902A/en active Pending
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