JPS59132502A - 導電被膜形成用組成物 - 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】 導電被膜を形成するためのペースト組成物に関する。

半導体素子を合一硅素共晶合金等の低融点ろう材を介し
てセラミック基板に接合するには、セラミック基板上に
金属被膜が形成されていることが必要である。従来セラ
ミック基板上に金属被膜を形成するため、金粉とガラス
粉を有機質ビヒクルと混合した金ペーストか一般に用い
られてきた。

該金ペーストをセラミック基板上に塗布し、焼成すれば
金粉はガラスの熔融によりセラミック基板トに固着され
、１：Ｉ，つ金粉が焼結してほぼ一様な厚さの金被膜が
形成され導電性を示すようになる。

この金波１模にはＳ１チツブを直接接合することもでき
る。しかしながらＳｌ、ＧａＰ　、　ＧａＡｓ等の半導
体素子を合金ろう拐を介して基板に接合する場合、金属
被膜は金である必要はない。このため近年金粉に代えて
、より安価な銀粉及びパラジウム粉を含イｆする導電被
膜形成用ペーストが出現するに至った。パラジウム粉の
添加は被膜の導電性の低下を招くが、酸化、硫化による
変色の防止に効果があることから撞く少量（導電成分中
Ｓ重量％以下）添加している。このような銀糸ペースト
は、金ペーストの組成を参考にして構成されており、銀
粉として平均粒径／〜３μｍの粒状銀粉を用い、導電成
分７００重量部当りガラス粉を／〜汐重伍部含有し、場
合により酸化銅、酸化ビスマス等を７重量部までの範囲
内で添加することがある。

ところで、半導体集積回路（工Ｃ）装置のパッケージ型
式の一つにサーディツプ（ＣθｒＤ工ＰＸＯｅ−ｒａｍ
ｉｃ　Ｄｕａ／工ｎ７ｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅの略）型
があり、この型式は上面中央部に底が平坦な窪み（キャ
ビティという）を有するセラミック板を基板に用いる。

導電被膜はこのキャビテ・イ底部に形成されるが、この
被膜は次のような特性を全て満足することが要、求され
る。Ｉｆｌｌち、 （１）被膜に亀裂がないこと、 （２）キャビティ側壁に導電物質が付着していないこと
、 （３）被膜が底部全体に一様な厚さで形成されてい−る
こと、 （４）被膜が基板に強固に固着していること、（５）Ｉ
Ｃ素子の接合が容易に行なえること、である。

（１）の特性は導電性を保証するためであり、（２）は
。

リード端子間の短絡を防ぐため、（３）は焼成による収
縮が小さいことを保証する。（４）及び（５）について
は云うまでもない。

しかじなが鞭これらの特性全てを充分満足する被膜を形
成できる銀糸ペーストは未だ無く、早期の開発を切望さ
れていた。

本発明者等はこのような要請に応えるべく鋭意研究した
結果、銀粉として平均粒径０．−〜３μｍの粒状銀粉と
平均長径０．　、ｔ　−５μｍのフレーク状銀粉を用い
、全銀粉中に占める粒状銀粉の割合を２０〜７０重量％
としたペースト組成物によれば非常に優れた導電性被膜
が得られることを見出して本発明に到達した。

全銀粉中の粒状銀粉の割合を、２０〜７０重量％とする
のは、この割合より少ないとフレーク状銀粉が多くなり
、キャビティ側壁への銀粉付着が増し、又この割合より
多いとフレーク状銀粉が少なくなってＩＣ素“子の接合
性が低下し、焼成被膜の収縮が起る。粒状銀粉の平均粒
径は００２〜３μｍとする。

該粒径があまり小さいと焼成被膜の収縮が過大となり、
且つ被膜に亀裂が入り易くなると共にキャビティ側壁へ
の銀粉付着が多くなり、又、あまり大きくなるとＩＣ素
子の接合性が低下すると共に被膜の固着強度も低下する
からである。フレーク状銀粉は個々の片が不定形である
ため粒径で表示するのは不適当で、一般には３ｓｏｏ倍
程度の倍率。

で電顕写真を撮り、視野中の、２０〜にθヶの銀片の長
手方向の寸法を測定して平均値を算出した平均長径で表
示している。フレーク状銀粉は平均長径０．５〜Ｓμｍ
とする。該長径が小さいとキャビテイ壁への銀粉付着が
多くなり、又あまり大きいと被膜の表面粗さが大となっ
てＸＣ素子の接合性が低下すると共に被膜の基板との固
着強度も低下するからである。

本発明のペースト組成物によれば、被膜の収縮が極めて
わずかであり、キャビティ側壁に銀粉の付着が／＞なく
、被膜と基板との接合強度も強固で、被膜と工Ｃ素子と
の接合性も良好であるなど、全ての特性を満足できる。

更に本発明によれば導電被膜の光沢が良好となる。

以下に実施例を示す。

実施例 実験屋／〜ｇ 平均粒径コμｍの粒状銀粉と平均長径３μｍのフレーク
状銀粉の比率を種々変え、銀粉全体で６６重量部と、パ
ラジウム粉をコ重量部、ＰｂＯ１Ｓｉｎ。

ＢＯＸＡｌ０　を重量比で乙０　：　Ｊｊ　：　１０　
：　５の割合２　３　　　　　　２　３ で陰有するガラス粉２重層部及びエチルセルロースをタ
ーピネオールに６重量％溶解した有機質ビヒクル３０車
量部とを混合してペーストとした。

ペーストを塗布する基板として、１０朋×７間×０．３
３ｍｍ深さのキャビティを有する黒色アルミナ基板を用
い、該ペーストをターピネオールで二倍に希釈し、希釈
したペーストを該キャビティ全体に充満するように滴下
した。この基板を水平に保持したま＼／３０Ｃの乾燥炉
に入れ、３０分間加熱してターピネオールを蒸発せしめ
、次いで該基板をピーク温度９００　Ｕ　＜　ピーク時
間ｇ分、全焼成サイクル６０分のベルト式焼成炉中で焼
成した。このようにしてキャビティ内に形成された導電
被膜について、種々の特性を測定し、合否を判定した。

各特性の測定方法と判定基準は次の通りである。

（イ）被膜の収縮度 キャビティ全体を視野に入れて写真撮影し、キヤビテイ
’ｆｌｌυ壁から被膜端部がどの程度離間してシ入るか
を測定した。離間幅が７０μｍ以下を◎、１０〜／３ｔ
ｔｒｎを○、１５〜．２３μｍを△１．２５μｍ以上を
×とする。

（ロ）　キャビテイ壁への銀粉例着 キャビティθＩＩ＋壁を拡大鏡で観察し、銀粉が底部か
らどの程度の高さまでｆ（着しているかを見た。

１／１０なら◎、Ｉ／ＩＯ〜Ｉ／４なら○、１／４〜１
／２なら△とし、１／２以上の高さなら×とする。

（′→　チップ接合強度 導電被膜にコｔｎ７ｎ角、厚さΩＯ１ｔｍの硅素、２重
量％含有金−硅素合金ろう材を介して／、９１ηＬ角、
厚さＱ、１１ｍｍのＳｉチップをダイボンダーを用し）
で接合した。接合条件は全て同一とした。Ｓ１チ・ンフ
“接合後、該チップを側面から力を加え、剥離する時の
力を測定した。

３０に９以上で剥離したものは◎、３０〜２０　ｋｑは
○、−〇〜／３に９はへ、７ｋｋｇ以下は×とする。

に）　チップ接合性 （ノウの剥離試験を行だった後剥離状況を観察し、導電
被膜とろう材の間で剥離していると認められる部分が全
体の接合面積中０の場合は◎、０〜１／４の場合は○、
１／４〜１／２の場合は△、１／２以上す÷なら×とす
る。

実験Ａ９〜／乙 粒状銀粉とフレーク状銀粉の比率を３０　：　３０とし
、各銀粉の平均粒径、平均長径の大小がとのように影響
するかを調べた。他のペースト成分及び組成、焼成条件
、評価方法は実験塵／〜ｇと全く同様である。

結果を次の表に示す。次表において総合評価のＩ・Ｙｌ
は各項目中最低の評価を記入しである。これは／項目で
も不良のものは使用に耐えないからである。

尚次表において、接合性は良好であるのに接合強度が低
いのは導電被膜と基板との固着強度が不充分であること
を示す。又、接合性が多少悪化しているにもかかわらず
接合強度が良好であるのは、導電被膜と基板の固着強度
が充分強いことを示す。

しかしながら接合性が極端に悪化すると導電被膜の固着
力に拘わらずチップ接合力は低く出る。従ってこの場合
は導電波１模と基板との固着強度を示してい蛤ソとにン
１：意を要する。

第１表の結果から、使用に耐えるペーストは実験／７６
３〜乙、／ｌ６１０、／／、／’ｌ、／３のペーストで
あり、全銀粉中の粒状銀粉の割合は２０〜７０重Ｊ　７
％とする必要かあること、粒状銀粉の平均粒径は００．
２〜３μｍにすべきこと、フレーク状銀粉の平Ｊ′ｌ：
長径は０．！；−、！ｉ−μｍとすべきこと、か判る。

第　　　　７　　　　表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）銀粉又は銀粉及び少量のパラジウム粉を導電成分
   として含イｊし、目、つガラス粉を導電成分７００重に
   部当り／〜３ｉ［１部含有するペースト状の導電被膜形
   成用組成物において、該銀粉はヌ１１均粒径０６．２〜
   ３μｍの粒状銀粉と平均長径Ｏ，Ｓ〜Ｓμｍのフレーク
   状銀粉とから成り、全銀粉中に占める粒状銀粉の割合が
   一θ〜７０重晴％であることを特徴とする導電被膜ＪＩ
   Ｊ成用絹成組成