JPH04370184A - 導電性ペースト - 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】

【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した導
電性ペーストに関する。

【０００２】

【従来の技術】リードフレーム上の所定部分にＩＣ，Ｌ
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Ａ
ｕ−Ｓｉ　共晶法から、半田を使用する方法、導電性ペ
ーストを使用する方法等に急速に移行しつつある。

【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ているが、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。導電性ペーストを使用する場合は、半田法に
比べて耐熱性に優れる等の長所を有しているものの、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や銅系等各種フレームの出現に伴
い、チップクラックの発生や接着力の低下がおこり、問
題となっていた。

【０００４】

【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、ボイドの発生、アルミニウム電極の腐食によ
る断線不良やチップの反りがなく、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を提供しよう
とするものである。

【０００５】

【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
ペーストが、上記の目的を達成できることを見いだし、
本発明を完成したものである。

【０００６】即ち、本発明は、 （Ａ）分子内にベンゾフェノン基を有するウレタンプレ
ポリマー、 （Ｂ）多価アルコール化合物、 （Ｃ）ビスフェノールおよび （Ｄ）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。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に用いる（Ａ）分子内にベンゾフェ
ノン基を有するウレタンプレポリマーとしては、ウレタ
ンを形成するプレポリマーおよびオリゴマーの全てのも
のが使用可能であるが、望ましくは末端活性イソシアネ
ート基を、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。ベンゾフェノン基を
導入することについては、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、アセト酢酸エ
ステルオキシム、あるいはフェノール等のブロッキング
剤でブロック化したものにベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物等を加熱反応させて導入することができる
。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。

【０００９】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化合物が使用可能
である。具体的なものとしては、出光石油化学社製Ｒ−
４５ＨＴ、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化合物の水酸基は前記の分子内
にベンゾフェノン基を有する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。こ
の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
ルコール化合物の水酸基（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。

【００１０】本発明に用いる（Ｃ）ビスフェノールとし
ては、例えばビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ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。

【００１１】本発明に用いる（Ｄ）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、
いずれも平均粒径が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７０／３０〜
９０／１０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】本発明の導電性ペーストは、（Ａ）分子内
にベンゾフェノン基を有するウレタンプレポリマー、（
Ｂ）多価アルコール化合物、（Ｃ）ビスフェノールおよ
び（Ｄ）導電性粉を必須成分とするが、本発明の目的に
反しない範囲において、また必要に応じて、消泡剤やカ
ップリング剤、その他の添加剤を加えることができる。

【００１３】本発明の導電性ペーストの製造方法は、分
子内にベンゾフェノン基を有するウレタンプレポリマー
と多価アルコール化合物とを反応させた後、ビスフェノ
ール、導電性粉末を加えて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、シリンジに
充填され、ディスペンサーを用いてリードフレーム上に
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。この半導体装置は、　２８０℃
で加熱しても（素子のワイヤボンディングの温度に対応
）、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吸湿も少な
いものであることが認められた。

【００１４】

【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。

【００１５】［分子内にベンゾフェノン基を有するウレ
タンプレポリマーの合成例］表１に示した各組成を加熱
反応させてウレタンプレポリマーＡ、Ｂを製造した。

【００１６】

【表１】 ＊：出光石油化学社製、ポリブタジエン系フェノールブ
ロック化ウレタンプレポリマーの５０％ブチルカルビト
ール溶液の商品名。

【００１７】実施例１〜４ 表２に示した各成分を混合し、更に三本ロールにより　
３回混練して導電性ペーストをそれぞれ製造した。

【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を入
手した。

【００１９】実施例１〜４および比較例の導電性ペース
トを用いて、半導体チップとリードフレームとを表３に
示した半導体チップ接着条件で接続固定して半導体装置
を製造した。これらの半導体装置について、接着強度、
半導体チップの反りおよび加水分解性塩素の試験を行っ
た。また、、導電性ペーストについて吸湿特性を試験し
た。その結果を表３に示したが、本発明の効果を確認す
ることができた。

【００２０】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
接着し、３５０　℃温度でプッシュプルゲージを用いて
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。加水分解性塩素は、導電性ペーストを半導体チップ
接着条件で硬化させた後、　１００メッシュに粉砕して
、　１８０℃で　２時間加熱抽出を行い抽出されたＣＩ
イオンの量をイオンクロマトグラフィで測定した。吸湿
特性試験は、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。

【００２１】

【表２】 ＊：出光石油化学社製、商品名酸基化合物

【００２２】

【表３】（単位）

【００２３】

【発明の効果】以上の説明及び表３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、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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（Ａ）分子内にベンゾフェノン基を有
   するウレタンプレポリマー、 （Ｂ）多価アルコール化合物、 （Ｃ）ビスフェノールおよび （Ｄ）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
   。