JPH064814B2 - 半導体ペレット搭載用ペースト - Google Patents

半導体ペレット搭載用ペースト

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JPH064814B2
JPH064814B2 JP61059407A JP5940786A JPH064814B2 JP H064814 B2 JPH064814 B2 JP H064814B2 JP 61059407 A JP61059407 A JP 61059407A JP 5940786 A JP5940786 A JP 5940786A JP H064814 B2 JPH064814 B2 JP H064814B2
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洋志 稲葉
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、半導体装置の組立て(アッセンブリ)などに
使用されるペーストに関し、更に詳しくは、半導体ペレ
ットの大型化とアッセンブリ工程の短縮化に対応するよ
うに改良したもので、配線の腐食断線がなく接着性に優
れた高速硬化のペーストに関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 半導体装置の組立てで、金属薄板(リードフレーム)上
の所定部分にIC、LSI等の半導体ペレットをマウン
トし電気的に接続する工程は、素子の長期信頼性に影響
を与える重要な工程の1つである。従来よりこの接続方
法としては、半導体ペレットのシリコン面をリードフレ
ーム上の金メッキ面に加熱圧着するというAu−Siの
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、樹脂モールド型半導体装置では、
Au−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。
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
断線の原因となる可能性が指摘されている。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年程前から一部実用化され
ていたが、信頼性の面でAu−Siの共晶合金を生成さ
せる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が、その反面、樹
脂やその硬化剤が半導体素子接着用としてつくられたも
のでないために、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場合が多く、素子の信頼性はAu−
Si共晶法に比べて劣っていた。また、この方法は、生
産性向上に大きく寄与できるという利点を有している
が、MOSICの場合は、サブ電極を半導体ペレット上
のボンディングパッドより引き出すために、ペレット裏
面とフレームとの導通は必要でないにもかかわらず高価
な銀ペーストが使用されており、コスト高となる欠点が
あった。
[発明の目的] 本発明は、上記の欠点を解消するためになされたもの
で、その目的は半導体ペレットの大型化、アッセンブリ
工程の短縮化に対応するとともに、配線の腐食断線がな
く、接着性や耐加水分解性に優れ、ボイドの発生がなく
高速硬化性で、かつコスト低減に寄与できるペーストを
提供しようとするものである。
[発明の概要] 本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、銀粉末を使用しないで熱伝導性のよい充填剤
を使用することによって上記目的を達成でき特性の優れ
た、コスト低減に寄与できるペーストが得られることを
見いだし本発明を完成したものである。即ち、本発明
は、 (A)ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂から
なる変性または混合樹脂 (B)エポキシシラン (C)熱伝導性充填剤 を含み、半導体ペレットを搭載するに用いることを特徴
とするペーストである。
本発明に用いる(A)変性または混合樹脂は、ポリパラ
ヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂とを反応させて得ら
れる変性樹脂、あるいはポリパラヒドロキシスチレンと
エポキシ樹脂を混合した樹脂である(この混合樹脂を含
めて、以下に変性樹脂とも呼ぶことにする)。その成分
の1つであるポリパラヒドロキシスチレンは次式で示さ
れる樹脂である。
このような樹脂としては、例えばマルゼンレジンM(丸
善石油社製、商品名)がある。この樹脂は、分子量が3
000〜8000で、水酸基当量が120のものである。
また、変性樹脂の他の成分であるエポキシ樹脂として
は、例えば次のようなビスフェノール類のジエポキシド
がある。エピコート827,828,834,100
1,1002,1004,1007,1009(シェル
化学社製、商品名)、DER330,331,332,
334,335,336,337,660,661,6
62,667,668,669(ダウケミカル社製、商
品名)、アラルダイトGY250,260,280,6
071,6084,6097,6099(チバガイギー
社製、商品名)、EPI−REZ510,5101(J
ones Dabney 社製、商品名)、エピクロン
810,1000,1010,3010(大日本インキ
化学工業社製,商品名)や旭電化社製EPシリーズがあ
る。さらにエポキシ樹脂として、平均エポキシ基数3以
上の、例えばノボラック・エポキシ樹脂を使用すること
により、熱時(350℃)の接着強度を更に向上させるこ
とができる。これらのノボラック・エポキシ樹脂として
は、分子量500以上のものが適している。このようなノ
ボラック・エポキシ樹脂としては、例えば次のようなも
のがある。アラルダイドEPN1138,1139,E
CN1273,1280,1299(チバガイギー社
製、商品名)、DEN431,438(ダウケミカル社
製、商品名)、エピコート152,154(シェル化学
社製、商品名)、ERR−0100、ERRB−044
7、ERLB−0488(ユニオンカーバイド社製、商
品名)、日本化薬社製EOCNシリーズ等がある。
本発明に用いる(B)エポキシシランとしては、例えば
β−(3.4エポキシシクロへキシル)エチルトリメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラ
ン等が挙げられ、これらは単独又は2種以上混合して用
いる。
ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂からなる
(A)変性または混合樹脂と、(B)エポキシシランと
の配合割合は、当量付近であることが望ましい。配合割
合が当量付近を大きくはずれると、いずれかが硬化時に
未反応となり、熱時の接着強度や加熱減量が多くなり好
ましくない。本発明に用いる(A)ポリパラヒドロキシ
スチレンとエポキシ樹脂とからなる変性または混合樹脂
と(B)エポキシシランを配合する場合は、(A)
(B)成分を加えて溶解混合させるが、(A)変性また
は混合樹脂のポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹
脂とは単に溶解混合してもよいし、必要に応じて加熱反
応により相互に部分的な結合をさせたものでもよい。ま
たこれらの変性樹脂の共通の溶剤に溶解することにより
作業粘度を改善することもできる。そしてまた必要であ
れば硬化触媒を使用することもできる。ここで用いる粘
度調整用の溶剤類としては、ジオキサン、ヘキサノン、
ベンゼン、トルエン、ソルベントナフサ、工業用ガソリ
ン、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、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、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチル
ピロリドン等が挙げれ、これらは単独又は2種以上混合
して使用する。
本発明に用いる(C)熱伝導性充填剤としては、アルカ
リ金属イオン、ハロゲンイオン等のイオン性不純物を含
まないことが必要である。このために、イオン性不純物
を含まない充填剤を選定する。水・溶剤あるいはイオン
交換剤等で洗浄してイオン性不純物を取り除く。またこ
の充填剤の熱伝導度は10k/Wm−1−1(0℃)以
上であることが望ましく、好ましくは20k/Wm−1
−1以上が良い。このような充填剤としては、例えば
銅、アルミニウム、マグネシウム、鉄、錫等の金属粉
末、黒鉛等の結晶性炭素類、カーボランダム、炭化ホウ
素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の非
酸化物のセラミック粉末、ベリウム、マグネシウム、ア
ルミニウム、チタン、シリコン等の酸化物等が挙げら
れ、これらは単独又は2種以上の混合系として用いる。
変性樹脂とエポキシシランとの合計からなる樹脂と充填
剤の配合割合は、合計樹脂/充填剤=10/90〜40/60の範
囲であることが望ましい。好ましくは15/85〜30/70の範
囲内がよい。充填剤が90部を超えるとペーストの粘度が
高くなり作業性に劣り、また60部未満ではボンディング
温度に耐える強度が得られず好ましくない。
本発明のペーストは、変性樹脂、エポキシシラン、熱伝
導性充填剤を含むが、必要に応じて消泡剤、カップリン
グ剤その他の添加剤を加えることも可能である。またペ
ーストは常法に従い上述した変性樹脂、エポキシシラン
および熱伝導性充填剤を十分混合した後、更に、例えば
三本ロールによる混練処理し、その後減圧脱泡して製造
される。こうして製造されたペーストは半導体ペレット
とリードフレームとの接着用として使用される。
[発明の実施例] 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。実施例お
よび比較例において「部」とは特に説明のない限り「重
量部」を意味する。
実施例1 エポキシ樹脂のEP4400(旭電化社製、商品名)
7.6部、パラヒドロキシスチレンのマルゼンレジンM
(丸善石油化学社製、商品名)5.6部、エポキシシラ
ンのβ−(3,4エポキシシクロへキシル)エチルトリ
メトキシシラン10.4部、およびジエチレングリコールジ
エチルエーテル4.0部を、100℃,1時間溶解反応を
行い黄色の粘稠な樹脂を得た。この樹脂27.8部に触媒と
して2PHZ−CN(四国化成社製、商品名)0.006部
とアルミナ粉末70部とを加えて十分混合してペースト
(A)を製造した。
実施例2 エポキシ樹脂のEP4400(前出)7.6部、パラヒ
ドロキシスチレンのマルゼンレジンM(前出)5.6
部、エポキシシランのγ−グリシドキシプロピルメチル
ジエトキシシラン10.4部、およびジエチレングリコール
ジエチルエーテル4.0部を、100℃で1時間溶解反応
を行い黄色の粘稠な樹脂を得た。この樹脂27.8部に触媒
として2PHZ−CN(前出)の0.006部とアルミナ粉
末70部を加えて十分混合してペースト(B)を製造し
た。
実施例3 エポキシ樹脂のEP4400(前出)7.6部、パラヒ
ドロキシスチレンのマルゼンレジンM(前出)5.6
部、エポキシシランのγ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン10.4部、およびジエチレングリコールジエ
チルエーテル4.0部を、100℃で1時間溶解反応を行
い、黄色の粘稠な樹脂を得た。この樹脂27.8部に触媒と
して2PHZ−CN(前出)の0.006部とアルミナ粉末7
0部とを加えて十分混合してペースト(C)を製造し
た。
比較例 市販のエポキシ樹脂ベースの溶剤型半導体用導電性ペー
スト(D)を入手した。
実施例1〜3のペースト(A)、(B)、(C)および
比較例の導電性ペースト(D)を用いて半導体ペレット
とリードフレームとを接着硬化した。これらについて接
着強度、ボイドの有無、加水分解性CIイオンの試験を
行った。その結果を第1表に示したが本発明の顕著な効
果が確認された。接着強度試験は、銀メッキを施したリ
ードフレーム(42アロイ)上に4×4mmのシリコン素
子を接着し、25℃および350℃における温度での強度を
プッシュプルゲージを用いて測定した。また加水分解性
CIイオンの試験は、各ペーストを第1表に示した接着
条件で硬化させた後、100メッシュに粉砕して180℃×2
時間加熱抽出を行ったCIイオンの量を測定した。
[発明の効果] 本発明のペーストは、飛散溶剤が少ないためにボイドの
発生がなく、接着性、特に熱時の接着性に優れ、耐加水
分解性も優れており、配線金属の腐食による断線等の不
良や水分によるリーク電流の不良などもなく、また高速
硬化するペーストである。このペーストを使用すれば信
頼性の高い大型ペレットの半導体装置を製造することが
でき、かつアッセンブリ工程も大幅に短縮でき、また高
価な銀粉末を使用していないため、MOS、ICのコス
ト低減をはかることが可能となり、工業上大変有益なも
のである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)ポリパラヒドロキシスチレンとエポ
    キシ樹脂からなる変性または混合樹脂 (B)エポキシシラン (C)熱伝導性充填剤 を含み、半導体ペレットを搭載するに用いることを特徴
    とするペースト。
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US5156771A (en) * 1989-05-31 1992-10-20 Kao Corporation Electrically conductive paste composition
JPH03173007A (ja) * 1989-12-01 1991-07-26 Kao Corp 導電性ペースト及び導電性塗膜

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