JPH0567670B2

JPH0567670B2 -

Info

Publication number: JPH0567670B2
Application number: JP18772287A
Authority: JP
Inventors: Masuo Mizuno; Mitsuo Waki
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1987-07-29
Filing date: 1987-07-29
Publication date: 1993-09-27
Also published as: JPS6431874A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は半導体素子をリードフレームあるいは
セラミツク基板等へダイボンデイングする場合に
用いられる導電性樹脂ペーストに関するものであ
り、詳しくは導電性に優れオーミツクコンタクト
（オームの法則に従う電気的接触をいう）が可能
な導電性樹脂ペーストに関するものである。更
に、詳しくは揺変度が高くデイスペンサー塗布時
にペーストのたれや糸ひきが極めて少ない作業性
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〕従来、半導体素子をリードフレーム等へダイボ
ンデイングする方法としては金とシリコンとの共
晶を形成することにより結合する金−シリコン共
晶法、また半田ペーストを用いて接合する半田接
合法が主に用いられてきた。金−シリコン共晶法
は金を用いるためコストが非常に高いとか、ある
いは作業温度が400〜450℃と高く半導体素子や部
品の劣化をもたらす欠点があつた。一方半田接合
法は比較的低コストではあるが耐熱性が劣ると
か、あるいは半田ボール飛散による半導体素子が
劣化するという欠点があつた。この様な中にあつて最近エポキシ樹脂中に銀粉
末を分散させた導電性樹脂ペーストを用いる樹脂
接合法が多く用いられる用になつてきた。この樹
脂接合法は大巾なコストダウンが可能であり、ま
た硬化も200℃以下の低温で行なえる等の長所が
ある。しかし、半面ペースト状であるためペース
トをデイスペンサーで塗布する時に不必要にたれ
を生じたり糸切れが悪く、そのためにペーストが
リードフレームのステツチ部分に付着する等の不
具合が生じ易かつた。また本来は絶縁物であるエ
ポキシ樹脂に銀粉末を分散させているため、金−
シリコン共晶法に比べて導電性の点では劣るもの
であつた。更に樹脂ペーストを硬化させる初期過程におい
ては反応はそれほど進行せず温度だけ上昇するた
め、ペーストの粘度が著しく低下し銀粉が沈降し
易くなる。従つて半導体素子の直下は銀粉が希薄
となり導電性が低下する等の欠点もあつた。以上の様なことから導電性樹脂ペーストはオー
ミツクコンタクトが特に必要な素子には使用でき
なかつた。〔発明の目的〕本発明は上記の様な従来技術の欠点を解消
し、導電性及び作業性に優れた導電性樹脂ペース
トを得んとして鋭意検討を進めた結果、本来絶縁
物である粒径0.005μm〜0.02μmの超微粒子シリカ
を少量添加すると予想に反して逆に導電性が向上
すること、又、たれや糸ひきも起こりにくく、作
業性が著しく向上すること、更にはフレーク状銀
粉にそれより細い球状銀粉を少量添加すると銀粉
接合確立が増しやはり導電性を向上させることを
見い出し本発明を達成するに到つたものである。〔発明の構成〕本発明は、 (A) 粒径１〜50μmのフレーク状銀粉末70〜95重
量％及び粒径0.1〜0.5μmの球状銀粉末が30〜５
重量％からなる銀粉末混合物、 (B) 平均粒径が0.005〜0.02μmの超微粒子シリカ
粉末、 (C) フエノールノボラツク化合物及び潜在性アミ
ン化合物、 (D) 常温で液状で、加水分解性塩素含有量が
500ppm以下であるエポキシ樹脂、 (A)，(B)，(C)及び(D)を必須成分とし、銀粉末混合
物(A)を65〜80重量％、超微粒子シリカ粉末(B)を
0.3〜３重量％含有することを特徴とする半導体
用導電性樹脂ペーストに関するものである。本発
明に用いる銀粉末としては粒径１〜50μmのフレ
ーク状銀粉末と粒径0.1〜0.5μmの球状銀粉末との
混合物であつて、球状銀粉末を５〜30重量％含む
銀粉末である。フレーク状の銀粉末の粒径が1μm
以下だと、導電性が著しく低下し、50μm以上だ
と作業性が著しく悪くなり好ましくない。また球
状銀粉末はフレーク状の銀粉末の間に分散させる
ことにより、フレーク状銀粉どうしの接触を助
け、導電性を安定させるために加えるが、粒径が
0.1μm以下だと導電性が安定化せず、0.5μm以上
だと導電性が低下して好ましくない。球状銀粉末
の配合割合が５％以下では導電性が安定化せず、
30％以上では導電性が低下し、好ましくない。また本発明では粒径が0.005〜0.02μmの超微粒
子シリカを0.3〜３重量％添加するが、この超微
粒子シリカは本来絶縁物にもかかわらず添加する
と逆に導電性が良くなる。これは導電性ペースト
を硬化させるに際して硬化の初期過程においては
反応はそれほど進行せず温度だけ上昇するので粘
度が急激に低下し銀粉粒子が沈降するが、少量の
超微粒子シリカを添加するとこの様な銀粉の沈降
が防がれるため導電性が向上するものと思われ
る。また、この超微粒子シリカを少量添加すると
ペーストの揺変度が著しく大きくなり、デイスペ
ンサーで塗布する時にシリンジのニードルの先端
からペーストが不必要にたれを生ずるとかあるい
は糸切れが悪くペーストが糸状にひいてその先端
がリードフレームのステツチ部分に付着する等の
不具合が全くなくなり、作業性が非常に優れたも
のとなる。また、本発明においては、硬化剤としてフエノ
ールノボラツクと潜在性アミン化合物を併用する
ことを特徴としている。潜在性でないアミン化合
物は常温でも反応し易く保存性が著しく悪く使用
できない潜在性アミン化合物を用いた場合硬化温
度が高く、150℃以下では反応しないが150℃を越
えると急激な反応が進むため保存性には優れてい
るものの、硬化初期過程では粘度は急激に低下
し、銀粉粒子が沈降し易いため、結果としてペレ
ツト裏面の直下は樹脂分が多くなり導電性を低下
させる。一方、フエノールノボラツクは溶融粘度が高
く、比較的低温でも硬化するためこれを硬化剤に
用いると硬化初期過程でも粘度の低下が小さく、
銀粉の沈降が起こりにくく、導電性の優れた硬化
物を得ることができる。しかし、フエノールノボ
ラツクは固型であり、かつエポキシ基と反応する
水酸基の当量も大きいため多く配合する必要があ
り、単独使用ではペーストの粘度が著しくあがり
実用には適さない。フエノールノボラツクより当
量の小さい潜在性アミン化合物を併用することに
より、粘度がそれほど高くなく実用に供せられる
ペーストを得ることができる。本発明においてはこの様に、硬化剤として、フ
エノールノボラツクと潜在性アミン化合物を併用
すること、及び先に述べた超微粒子シリカを少量
添加すること、銀粉末としてフレーク状銀粉とそ
れより細い球状銀粉を併用することの三点の相乗
効果により硬化初期過程で銀粉末が全く沈降せ
ず、銀粉どうしの結合確立にも優れ、従来の導電
性樹脂ペーストにはみられなかつたオーミツクコ
ンタクトが可能な非常に導電性の優れたペースト
を得ることができるのである。本発明に用いるフエノールノボラツクはフエノ
ールとホルムアルデヒドとを反応させることによ
つて得られる３から７核体を主体とするノボラツ
ク樹脂である。潜在性アミン化合物としては、アジピン酸ヒド
ラジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタル酸
ヒドラジド、ｐ−オキシ安息香酸ジヒドラジド等
のカルボン酸ヒドラジドやジシアンジアミドであ
る。本発明に用いるエポキシ樹脂は常温で液状のも
のであるのに限定しているが、常温で液状のもの
でないと銀粉との混練において溶剤を必要とす
る。溶剤は気泡発生の原因となり、硬化物の導電
性を著しく低下させ使用できない。また、エポキシ樹脂に含まれる加水分解性塩素
量を500ppm以下に限定しているが、この様なエ
ポキシ樹脂を用いることにより導電ペーストから
抽出（プレツシヤクツカ）される塩素の量を大巾
に低減することができる。抽出された塩素は半導
体素子表面のアルミ配線腐食をひきおこす原因と
なるため、抽出量が少なければそれだけ信頼性が
高くなる。加水分解性塩素含有量の測定は以下の様にして
行なう。即ち、エポキシ樹脂0.5ｇをジオキサン
30mlに完全に溶解させ、これに1N−KOH液（エ
タノール溶液）５mlを加え、30分間煮沸還流す
る。これに80％アセトン水100ml加え、さらに
Conc.HNO₃２ml加えて、0.01N−AgNO₃水溶液
で電位差滴定を行なう。本発明に用いるエポキシ樹脂としては、例えば
ビスフエノールＡ、ビスフエノールＦ、フエノー
ルノボラツクとエピクロルヒドリンとの反応で得
られるジグリシジルエーテルで常温で液状のもの
ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペン
タジエンジオキシド、アリサイクリツクジエポキ
シ−アジペイトの様な脂環式エポキシ、更にはｎ
−ブチルグリシジルエーテル、パーサテイツク酸
グリシジルエステル、スチレンオキサイド、フエ
ニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエ
ーテル、ジシクロペンタジエンジエポキシドのよ
うな通常エポキシ樹脂の希釈剤として用いられる
ものがある。更に、上記エポキシ樹脂のうち沸点が250℃以
上のものは非常に有用である。なぜならこれ等用
いた樹脂ペーストは、樹脂の揮発性が少ないた
め、連続使用しても粘度の変化が少ないためであ
る。本発明において導電性樹脂ペースト中の銀粉末
含有量を65〜80重量％とした理由は65重量％より
少ないと硬化物の導電性が著しく低下してしまう
からである。一方80重量％より多いとペーストの
粘度が高くなり過ぎて実質上使用できなくなつて
しまう。また同様に超微粒子シリカ粉末の配合量
も0.3〜３重量％とした理由は0.3重量％より少な
いとあまりに少な過ぎて本発明の狙いの効果が充
分に出ないし、３重量％より多いと本来絶縁物で
あるが故に添加することにより導電性が低下した
り、またペーストの揺変度が高くなり過ぎてペー
ストが出にくくなつて作業しにくくなる等の不具
合が生じるためである。更に本発明においては必要により硬化促進剤、
カツプリング剤、消泡剤等を添加して用いること
もできる。〔発明の効果〕以上述べた様に本発明による半導体用導電性樹
脂ペーストは硬化物の導電性に極めて優れ、オー
ミツクコンタクトが可能であるため、特に今まで
導電性樹脂ペーストが適用できなかつた半導体素
子、即ちメモリ−素子やトランジスター、ダイオ
ード等へも適用可能となる。また、デイスペンサ
ーによる塗布時にペーストのたれや糸ひきが生じ
ないことから組立生産性が向上する。また含有加
水分解性塩素量も極めて少ないことから半導体素
子表面のアルミ配線の腐食は起こりにく信頼性を
向上させることができる。〔実施例〕実施例１〜実施例４粒径１〜50μmで平均粒径3μmのフレーク状銀
粉末（以下銀粉末ａ）と粒径0.1〜0.5μmで平均粒
径0.2μmの球状銀粉末（以下銀粉末ｂ）と、平均
粒径0.01μmの超微粒子シリカ粉末と、ビスフエ
ノールＡとエピクロルヒドリンとの反応により得
られるジグリジルエーテル（加水分解性塩素含有
量300ppm、エポキシ当量180で常温で液状、以下
エポキシ樹脂Ａ）とフエノールノボラツク及び潜
在性アミン化合物とを第１表に示す割合で配合し
三本ロールで混練して導電性樹脂ペーストを得
た。この導電性樹脂ペーストを真空チヤンバーにて
２mmHgで30分間脱泡した後、以下の方法により
各種の性能を評価した。糸ひき性導電性樹脂ペーストの中へ直径１mmφのピンを
深さ５mmまで沈めて、それを300mm／分の速度で
引き上げペーストが切れた時の高さを測定した。ペーストのたれ内径0.6mmのニードルをつけたシリンジにペー
ストを５ml入れ、ニードルを下にして試験管立て
に垂直に置き30分後ニードルの先端にたれたペー
ストの重量を測定した。体積抵抗率スライドガラス上にペーストを巾４mm厚さ
30μmに塗布し、200℃で１時間オーブン中で硬化
した後、硬化物の体積抵抗率を測定した。オーミツクコンタクト性ペーストをダイボンデイング材として、ダイオ
ードを組立て、オーミツクコンタクト性を評価し
た。塩素量ペーストの硬化物を微粉砕して、蒸留水中で
125℃20時間処理し、抽出された塩素量を測定し
た。評価結果を第１表に示す。比較例１〜比較例３第１表に示す配合割合で実施例と全く同様にし
て導電性樹脂ペーストを得た。評価結果を第１表
に示す。比較例４エポキシ樹脂としてビスフエノールＡとエピク
ロルヒドリンとの反応により得られるジグリシジ
ルエーテル（加水分解性塩素含有量950ppm、エ
ポキシ当量180で常温で液状、以下エポキシ樹脂
Ｂ）を用いる以外は実施例１と全く同様にして導
電性樹脂ペーストを得た。評価結果を第１表に示
す。【表】

Claims

【特許請求の範囲】１ (A) 粒径１〜50μmのフレーク状銀粉末70〜
95重量％及び粒径0.1〜0.5μmの球状銀粉末が30
〜５重量％からなる銀粉末混合物、 (B) 平均粒径が0.005〜0.02μmの超微粒子シリカ
粉末、 (C) フエノールノボラツク化合物及び潜在性アミ
ン化合物、 (D) 常温で液状で、加水分解性塩素含有量が
500ppm以下であるエポキシ樹脂、 (A)，(B)，(C)及び(D)を必須成分とし、銀粉末混合
物(A)を65〜80重量％、超微粒子シリカ粉末(B)を
0.3〜３重量％含有することを特徴とする半導体
用導電性樹脂ペースト。