JPH0617443B2

JPH0617443B2 - 導電性樹脂ペ−スト

Info

Publication number: JPH0617443B2
Application number: JP30779186A
Authority: JP
Inventors: 明信楠原; 幸博岡部; 浩史藤田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1986-12-25
Filing date: 1986-12-25
Publication date: 1994-03-09
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: JPS63161014A

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
剤であるジメチルシロキサ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のクラッ
クやチップの反りによるＩＣ等の特性不良を防ぐ、反応
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と進化してきてお
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って、その量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−Ｓｉ共
晶法により接合し、次いでハーメチックシールによって
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。これに伴い、マウン
ト工程に於けるＡｕ−Ｓｉ共晶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る方法
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等のチップの大きさが約４〜５mm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−Ｓｉ共晶法を用いると、チップの
クラックや反りによる特性不良が問題となってきてい
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８×１０^-6／℃であるのに対し、４２合金フレー
ムでは８×１０^-6／℃であるが、銅フレームでは２×１
０^-5／℃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け跡と
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
信頼性に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
して特定のジメチルシロキサン化合物を添加して得られ
る導電性樹脂ペーストが、その硬化物の弾性等が小さ
く、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
も発生しないことか判り、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、不純物濃度等の諸特性を満足し
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（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又はアミノ基又
はアルコール基を有するジメチルシロキサン化合物であ
り、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の割合が（Ａ）／
｛（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）｝＝６０／４０〜９０／１０
であり｛（Ｂ）＋（Ｃ）｝／（Ｄ）＝１００／０．５〜
１００／２０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の含量は好ましくは１
０ppm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、通常のものでよ
いが、加水分解性ハロゲン基の含有量として５００ppm
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ジールエーテル、テ
トラヒドロキシビフェニルのテトラグリシジールエーテ
ル、テトラヒドロキシビスフェノールＦのテトラグリシ
ジールエーテル、テトラヒドロキシベンゾフェノンのテ
トラグリシジールエーテル、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、トリグリシジールイソ
シアヌレート、トリグリシジールシアヌレート、トリグ
リシジールＳ−トリアジン、トリグリシジールアミノフ
ェノール、テトラグリシジールジアミノジフェニルメタ
ン、テトラグリシジールピロメリット酸、トリグリシジ
ールトリメリット酸、ジグリシジールレゾルシン、ジグ
リシジールビスフェノールＡ、ジグリシジールビスフェ
ノールＦ、ジグリシジールビスフェノールＳ、ジヒドロ
キシベンゾフェノンのジグリシジールエーテル、ジグリ
シジールオキシ安息香酸、ジグリシジールフタル酸
（ｏ．ｍ．ｐ）、ジグリシジールヒダントイン、ジグリ
シジールアニリン、ジグリシジールトルイジン等があ
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ビニ
ルベンゼンジエポキシドなどのポリオレフィンエポキシ
ド類、ジグリ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、ク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、その他グリシジルエ
ステル類などである。

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
ホ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、１価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ある。

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、エポキシ基又はアミノ
基、又はアルコール基を有するジメチルシロキサン化合
物である。

一般にジメチルシロキサン化合物は、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
緩和性の優れたジメチルシロキサン化合物を添加するも
のであるが、この時、ジメチルシロキサン化合物として
は、エポキシ基又はアミノ基又はアルコール基を有して
いることが必要で、これらの官能基とエポキシ樹脂又は
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。

ジメチルシロキサン化合物中にエポキシ基又はアミノ基
又はアルコール基を有し、エポキシ樹脂又は硬化剤と反
応することが本発明の重要な点で、エポキシ樹脂又は硬
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、エポキシ樹脂とジメチルシロキサン化
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）＝１００／０．５〜１００／２０が好ましく、こ
れより可撓性付与剤（Ｄ）の割合が多くなると、ジメチ
ルシロキサン化合物の欠点である、接着性、耐湿性の低
下が起こる。一方この割合範囲より可撓性付与剤（Ｄ）
の量が少なくなると、ジメチルシロキサン化合物の特徴
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
ボイドの発生し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（Ａ）、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、擂潰器、乳鉢、三本ロ
ール、ニーダー等を単独または適宜組合せて、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、オープ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、４２アロイ等の金
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。

以下実施例により本発明を説明する。

（実施例１）エポキシ樹脂を１００重量部のうちハロゲン基含有量３
００ppm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１５０ppmのＣ₁₄の長鎖脂肪酸のグリ
シジールエステル３０重量部に硬化剤として予め３５０
メッシュ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アミノ基を有するジメチルシロ
キサン化合物（ＳＦ８４１７：トーレシリコーン（株）
製）１０重量部、硬化促進剤として１．８ジアザービシ
クロ（５．４．０）、ウンデセン−７のレゾルシン塩
０．５重量部を攪拌し均一分散液とし、更に銀粉末４０
０部を加え三本ロールで混錬し、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、７mm角シリ
コンチップをマウントし、１時間／２００℃で硬化させ
た時のチップクラック及びチップ歪を調べた。

尚、ペレット歪は、ペレットの両端を結ぶ線上から垂直
に仮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、５mm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、
エポキシ当量：１７５）１００重量部、硬化剤としてフ
ェノールノボラック（数平均分子量：５７０）６５重量
部、可撓性付与剤としてエポキシ基を有するジメチルシ
ロキサン化合物（ＳＦ−８４１３：トーレシリコーン
（株）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錬し、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実施例１と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満足するものであ
る。

（実施例３）実施例２と同様にして、可撓性付与剤のみをアルコール
基を有するジメチルシロキサン化合物（ＳＦ８４２８：
トーレシリコーン（株）製）１０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。

（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
樹脂と反応しないアルキル基を有するジメチルシロキサ
ン化合物（ＳＦ８４１６：トーレシリコーン（株）製）
３０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。

チップの歪が大きくしかも、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）ピロメリット酸／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と同様の方法で混錬し、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４μｍと小さいが、硬化物中のボイドが多く
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４０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１４μｍ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１×１０^-1Ω−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
含有量２，０００ppmのエポキシ化フェノールノボラッ
ク（数分子量：５３０、エポキシ当量：１７５）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
５４ppmと多く、ＰＣＴ信頼性も不良であった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｂ 1/22 Ａ 7244−5Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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またはアミノ
基又はアルコール基を有するジメチルシロキサン化合物
であり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の重合割合が
（Ａ）／｛（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）｝＝６０／４０〜９
０／１０であり、かつ（Ｄ）の重量割合が（Ｄ）／
｛（Ｂ）＋（Ｃ）｝０．５／１００〜２０／１００であ
ることを特徴とする導電性樹脂ペースト。