JPH08176408A - 導電性樹脂ペースト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 銀粉、常温で液状のエポキシ樹脂、ビフェノ
ール誘導体、２−イミダゾールとビニルトリアジンの付
加物を必須成分とし、全導電性樹脂ペースト中に銀粉を
６０〜８５重量％、ビフェノール誘導体を０．５〜５重
量％、２−メチルイミダゾールとビニルトリアジンの付
加物を０．５〜３．０重量％含む導電性樹脂ペースト。 【効果】 ディスペンス時の塗布作業性に優れている。
イオン性の不純物が少ない。硬化性が良好なため２００
℃以下で、３０秒以下での硬化が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は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。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程における半導体素子の接
着、いわゆるダイボンド工程において生産性の向上を目
的としダイボンダー、ワイヤーボンダー等を同一ライン
上に配置したインライン硬化方式が採用され、今後益々
増加する傾向にある。インライン硬化方式では、従来か
ら行われてきたバッチ方式による導電性樹脂ペーストの
硬化に比較し、硬化に要する時間は著しく制限される。
例えば、オーブン硬化方式の場合には、１５０〜２００
℃、６０〜９０分間で硬化を行っていたが、インライン
硬化方式の場合には１５〜９０秒間での硬化が要求され
ている。更に、チップサイズが大きく、銅フレームを用
いる半導体製品のインライン硬化に際して、チップと銅
フレームの熱膨張係数の差に基づく、チップの反り量の
最小限化及びフレームの酸化防止のためにも低温硬化が
求められ、又硬化時間に関してもより短時間での硬化が
要求されている。

【０００３】従来より用いられてきたポリイミド系の導
電性ペーストの場合、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジ
メチルホルムアミド等の高沸点溶媒を使用しているため
９０秒以下の短時間での硬化は難しく、短時間で硬化を
行うには硬化温度を２５０℃以上にしなければならない
ため、硬化中に多量のボイドが発生し接着力の低下、導
電性、熱伝導性の悪化等半導体製品の特性の低下につな
がっていた。一方、現在主流のエポキシ系の導電性ペー
ストの場合には、例えばアミン系硬化剤等を用いること
により６０秒程度での硬化は可能であるが、１５〜３０
秒といった超短時間硬化への対応はなされていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、２００℃以
下で３０秒以下の硬化条件でも硬化可能で、かつナトリ
ウム、塩素等のイオン性不純物の少ない高信頼性の導電
性樹脂ペーストを提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）銀粉、
（Ｂ）常温で液状のエポキシ樹脂、（Ｃ）下記式（１）
で示されるビフェノール誘導体、（Ｄ）下記式（２）で
示されるイミダゾール誘導体を必須成分とする導電性樹
脂ペーストであって、かつ全導電性樹脂ペースト中に銀
粉（Ａ）を６０〜８５重量％、式（１）で示されるビフ
ェノール誘導体（Ｃ）を０．５〜５重量％、式（２）で
示されるイミダゾール誘導体（Ｄ）を０．５〜３．０重
量％含む導電性樹脂ペーストであり、塗布作業性が良好
で、かつ式（１）で示されるビフェノール誘導体及び式
（２）で示されるイミダゾール誘導体を併用することに
より、２００℃以下で３０秒以下の硬化が可能になると
共に、高温での接着性、応力緩和特性、低吸水性に優
れ、かつ十分なポットライフを有するものである。

【０００６】

【化３】 （Ｒは、Ｈ、又はＣＨ₃で、同一でも異なってもよい）

【０００７】

【化４】 （Ｒ₁＝ＣＨ₃、Ｃ₂Ｈ₅、Ｃ₁₁Ｈ₂₃、又はフェニル、
Ｒ₂、Ｒ₃＝Ｈ、ＣＨ₃、又はＣ₂Ｈ₅）

【０００８】本発明に用いる銀粉は用いる分野が電子電
気分野のためハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等の
イオン性不純物量が１０ｐｐｍ以下であることが望まし
い。又、形状としてはフレーク状、樹枝状あるいは球状
のものを単独あるいは混合して用いることができる。更
に粒径に関しては、通常平均粒径が２〜１０μｍ、最大
粒径は５０μｍ程度のものが好ましく、比較的細かい銀
粉と粗い銀粉を混合して用いてもよい。全導電性樹脂ペ
ースト中の銀粉量が６０重量％未満だと、硬化物の電気
伝導性が低下し、８５重量％を越えると樹脂ペーストの
粘度が高くなり過ぎ塗布作業性の低下の原因となるので
好ましくない。

【０００９】本発明に用いるエポキシ樹脂は、常温で液
状のものであり、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。溶剤は気泡の原因となり
硬化物の接着強度、熱伝導率を低下させてしまうので好
ましくない。常温で液状のエポキシ樹脂とは、例えば常
温で固形のものでも常温で液状のエポキシ樹脂と混合す
ることで常温で安定して液状を示すものを含む。本発明
に用いるエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビ
スフェノールＦ、フェノールノボラック樹脂、クレゾー
ル型ノボラック樹脂等とエピクロルヒドリンとの反応に
より得られるポリグリシジルエーテル、１、６ージヒド
ロキシナフタレンジグリシジルエーテル、ブタンジオー
ルジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグ
リシジルエーテル等の脂肪族エポキシ、ジグリシジルヒ
ダントイン等の複素環式エポキシ、ビニルシクロヘキセ
ンジオキサイド、ジシクロペンタジエンジオキサイド、
アリサイクリックジエポキシーアジペイト等の脂環式エ
ポキシ、更にはｎ−ブチルグリシジルエーテル、バーサ
ティック酸グリシジルエステル、スチレンオキサイド、
エチルヘキシ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、ブチルフェ
ニルグリシジルエーテル等の通常のエポキシ樹脂の希釈
剤として用いられるものがあり、これらは単独でも混合
して用いても差し支えない。

【００１０】本発明で用いる式（１）のビフェノール誘
導体は、融点が高く、又通常のエポキシ樹脂には常温で
溶解しないので、導電性樹脂ペースト中に粉末にして分
散させるため保存性に優れている。又ビフェニル骨格は
内部回転のエネルギーが比較的小さいため得られた硬化
物は強靭であり、更に硬化物の自由体積が小さくなるの
で低吸水化が図れる。式（１）のＲは、Ｈ、又はＣＨ₃
で、同一でも異なってもよいが、好ましいのは、全ての
Ｒが、ＣＨ₃又はＨである。式（１）のビフェノール誘
導体は、全導電性樹脂ペースト中に０．５〜５重量％、
好ましくは１〜３重量％含まれる。０．５重量％未満だ
と、目的とする強靭性、低吸水性が発現されず、５重量
％を越えると導電性樹脂ペーストの粘度が高くなり過ぎ
実用的でない。

【００１１】本発明の式（２）のイミダゾール誘導体
は、式（１）のビフェノール誘導体単独では硬化性が悪
く、インライン硬化対応材としての速硬化性を有してい
ないため併用するものである。又式（２）以外の通常の
イミダゾール類を用いた場合、反応性は良好となるが、
反面保存性が悪くなり実用性に乏しい。本発明のイミダ
ゾール類とビニルトリアジンとの付加物を使用すること
により反応性と保存性を両立することが可能となった。
式（２）で示されるイミダゾール誘導体は、全導電性樹
脂ペースト中に０．５〜３．０重量％含まれる。０．５
重量％未満だと十分な硬化性が発現されず、３．０重量
％を越えるとイミダゾール類を用いた硬化物の欠点であ
る高温での接着力が低下するので好ましくない。式
（２）のＲ₁は、ＣＨ₃、Ｃ₂Ｈ₅、Ｃ₁₁Ｈ₂₃、又はフェニ
ル、Ｒ₂、Ｒ₃＝Ｈ、ＣＨ₃、又はＣ₂Ｈ₅であるが、好ま
しいのは、Ｒ₁がＣＨ₃で、Ｒ₂とＲ₃はＨである。即ち、
２−メチルイミダゾールとビニルトリアジンの付加物で
ある。

【００１２】又必要に応じ、潜在性アミン硬化剤等の他
の硬化剤と併用してもよい。併用するものとして、例え
ば第３級アミン、他のイミダゾール類、トリフェニルホ
スフィン、テトラフェニルホスフィン・テトラフェニル
ボレート、１，８−ジアザビシクロウンデセン等の一般
にエポキシ樹脂とフェノール系硬化剤との硬化促進剤が
挙げられる。本発明においては、必要に応じ可撓性付与
剤、消泡剤、カップリング剤等を用てもよい。本発明の
製造方法は例えば各成分を予備混合した後、３本ロール
を用いて混練し、混練後真空下脱泡し樹脂ペーストを得
るなどがある。

【００１３】以下実施例を用いて本発明を具体的に説明
する。配合割合は重量部で示す。 実施例１〜５ 粒径１〜３０μｍで平均粒径３μｍのフレーク状銀粉
と、ビスフェノール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ビスフェノールＡ（エポキシ
当量１８０、常温で液体、以下ビスＡエポキシ）、クレ
ジルグリシジルエーテル（エポキシ当量１８５）、３，
３’，５，５’−テトラメチルビフェノール（本州化学
工業（株）・製、以下ビフェノールＡ）、２−メチルイ
ミダゾールアジン（２−メチルイミダゾールとビニルト
リアジンの付加物）（四国化成工業（株）・製２ＭＺ−
Ａ、以下２ＭＺ−Ａ）、ジシアンジアミド、１，８−ジ
アザビシクロウンデセンを表１に示す割合で配合し、３
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ャンバーにて２ｍｍＨｇで３
０分間脱泡した後、以下の方法により各種性能を評価し
た。

【００１４】ゲルタイム ：導電性樹脂ペースト１ｃｃ
を１７０℃の熱板上に置きスパチュラでかきまぜ導電性
樹脂ペーストが流動性を示さなくなるまでの時間を測
定。 粘度 ：Ｅ型粘度計（３°コーン）を用い、２５
℃、２．５ｒｐｍでの値を測定し粘度とした。又、２５
℃で３日間放置後の粘度を測定。 糸引き性 ：導電性樹脂ペーストの中へ直径１ｍｍφ
のピンを深さ５ｍｍまで入れ、ピンを３００ｍｍ／分の
速度で引き上げ、ペーストが切れたときの高さを測定。 体積抵抗率 ：スライドガラス上に導電性樹脂ペースト
を幅４ｍｍ、厚さ３０μｍに塗布し、２００℃のホット
プレート上で３０秒間硬化した後、硬化物の体積抵抗率
を測定。 弾性率 ：テフロンシート上に導電性樹脂ペースト
を１０×１５０×０．１ｍｍになるように塗布し、１５
０℃のオーブン中で３０分間硬化した後引張り試験機に
て試験長１００ｍｍ、試験速度１ｍｍ／分で加重−変位
曲線を測定し、その初期勾配より弾性率を算出。

【００１５】吸水率 ：テフロンシート上に導電性
樹脂ペーストを５０×５０×０．１ｍｍになるように塗
布し、１５０℃のオーブン中で３０分間硬化した後、８
５℃、８５％、７２時間吸水処理を行い、処理前後の重
量変化より吸水率を算出。 チップの反り：６×１５×０．３ｍｍシリコンチップを
銅フレーム（厚さ２００μｍ）に導電性樹脂ペーストで
マウントし、２００℃、３０秒硬化した後、チップの反
りを表面粗さ計（測定長１３ｍｍ）で測定。 接着強度 ：５×５ｍｍのシリコンチップを導電性樹
脂ペーストを用いて銅フレームにマウントし２００℃の
ホットプレート上で、３０秒間硬化した。硬化後プッシ
ュプルゲージを用い２４０℃での熱時ダイシェア強度を
測定。 不純物 ：硬化、粉砕した導電性樹脂ペースト２ｇ
及び純水４０ｍｌを１２５℃、２０時間抽出して、得ら
れた抽出液のナトリウムおよび塩素イオン濃度をイオン
クロマトグラフィーにて測定。

【００１６】実施例６ 硬化剤としてｐ，ｐ’−ビフェノール（本州化学工業
（株）・製、以下ビフェノールＢ）を使用した他は、実
施例１〜５と同様にして導電性樹脂ペーストを作製し評
価した。評価結果を表１に示す。 比較例１〜６ 表２に示す配合割合で実施例と全く同様にして導電性樹
脂ペーストを作製した。なお比較例５では、硬化剤とし
てフェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０４、軟化
点８５℃）を用いた。又比較例６では使用する硬化剤と
して２−メチルイミダゾール（四国化成工業（株）・
製、２ＭＺ、以下２ＭＺ）を用いた。評価結果を表２に
示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【発明の効果】本発明の導電性樹脂ペーストは、ディス
ペンス塗布時の作業性が良好で、又ナトリウム、塩素な
どのイオン性不純物が少なく銅、４２合金等の金属フレ
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，ＬＳＩ等の半導体素子の接着に用いることがで
きる。特に硬化性が良好なため、２００℃以下、３０秒
以下で硬化が可能であり、従来になかった高信頼性の半
導体素子接着用の導電性樹脂ペーストである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｊ 9/02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）銀粉、（Ｂ）常温で液状のエポキ
   シ樹脂、（Ｃ）下記式（１）で示されるビフェノール誘
   導体、（Ｄ）下記式（２）で示されるイミダゾール誘導
   体を必須成分とする導電性樹脂ペーストであって、かつ
   全導電性樹脂ペースト中に銀粉（Ａ）を６０〜８５重量
   ％、式（１）で示されるビフェノール誘導体（Ｃ）を
   ０．５〜５重量％、式（２）で示されるイミダゾール誘
   導体（Ｄ）を０．５〜３．０重量％含むことを特徴とす
   る導電性樹脂ペースト。 【化１】 （Ｒは、Ｈ、又はＣＨ₃で、同一でも異なってもよい） 【化２】 （Ｒ₁＝ＣＨ₃、Ｃ₂Ｈ₅、Ｃ₁₁Ｈ₂₃、又はフェニル、
   Ｒ₂、Ｒ₃＝Ｈ、ＣＨ₃、又はＣ₂Ｈ₅）
2. 【請求項２】 イミダゾール誘導体が、２−メチルイミ
   ダゾールとビニルトリアジンの付加物である請求項１記
   載の導電性樹脂ペースト。