JPS601275A - 導電性樹脂ペ−スト - 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】 本発明は銀粉、ポリイミド系樹脂溶液よシなる導電性樹
脂ペーストに関するものである。更に詳しくは高耐熱性
マウント用樹脂組成物に関するものである。エレクトロ
ニクス業界の最近の著しい発展によシ、トランジスター
、ＩＣ，ＬＳＩ、超ＬＳＩと進化していき、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
量生産が可能となシ、これらを用いた半導体製品の普及
と相俟って、その量産に於ける作へ！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
子を基板導体、リードフレーム上に金箔を用いて所謂Ａ
ｕ−３ｉ共晶法に、よシ接合し、次いでこれをハーメチ
ックシールにより封止して半導体製品となすのが普通で
あった。これに対し、最近エポキシ樹脂などによる８ｊ
脂封止法が開発され、それに併いマウントエ８をもエポ
キシ樹脂系の導電性接ｆｆｉ剤、所Ｒ円マウント用（Ｑ
↑脂によって行われるようになって来た。エレクトロニ
クス業界の大勢としては、低コストで大量生産向きの樹
脂封止が主流ではあるが、特に高信頼性を要する高性能
品の分野では依然として・・−メチツクシールが根強く
残されている。ハーメチックシールには金属封止、セラ
ミック封止、ガラス封止などの方法があるが、何れの工
程に於いても低融点ガラスによる封止が行われている。

従ってその際４５０℃の高温にチップ・基板導体（リー
ドフレーム）間の接着層がさらされるので、その高耐熱
性が必要である。従来はそのため金箔を接着層とするＡ
ｕ−５ｉ共晶法が。

行われていたが、負金属類の高騰によシコスト的には著
しくネオ・ｌとな９つつあり、シかも工程の自動化、能
率化も内裏しであるので、この賜金でも樹脂によるマウ
ント１へ急速に移行しつつある。このような高温に駒え
るマウント用Ｍ　胆組成物としでは、エポキシ系Ｑ！脂
をベースとしたものでは不十分であり、ポリイミド系■
ｆが１′ベースのものが好ましい。

マウント用４（１↑加“として必要なｌ時性は次の辿り
である。

■マウント強度°３５０℃の加熱時、−６５〜］５０℃
の熱ショノクザイクル、熱水処理へ）の後の’Ｊ＋２Ｚ
　；ｒ’Ｔ。

力。

■熱放散性 ■１Ｂ、気伝導性 ■作薮性、ティノペンザーにＪ：る定量注入性、スクリ
ーン印刷性、スクンビング性ナト。

■硬化性二オーブン方式、ホソ）プレート方式などによ
る硬化性。

■ボイド：低いこと。

■信頼性゛耐湿通電テストによる不良のないこと、即ち
銀のマイグレーション、接着剤硬化物よりの発生ガスに
よる素子の特性の変動、ハロゲン、アルカリメタル等イ
オン性不純物によるアルミ配録の腐食などのないこと。

■ワイヤーボンデング性二硬化物よシの発生ガスによる
ボンディング性の低下、ブリードによる汚染などのない
こと。

■ベレットクラック；リードフレーム（特に銅合金の場
合）とのｆｌ’％　１１脹の差による応力発生に対する
バッファーのよいこと。

しかし、従来この穏のｉＦ！ｉ耐熱性マウント用樹脂に
１１成物では、Ｑ終曲な耐熱接着力としては十分である
としても、初期接着力の立上シが不十分であり、作フ；
（性、信頼性の面より大幅な改善が要望されていた。そ
の原因は熱可塑タイプのポリイミド四側自体が枯造的に
金属面との親和性、粘着件に砦しく劣るためである。

本発明者らはこれらの点について種々検討した結果、■
熱可塑タイプのポリイミド樹脂と液状エポキシ樹脂とは
ごく狭い範囲内ではあるが相溶性があること、■両者の
配合物は水温で安定であると、■加熱時の硬化は速く、
しかも硬化初期の立上シが大きいこと、■硬化物は均一
で耐熱性は殆んど劣化しないことなどの事ヲ５を見出し
、これをもとに本発明をなすに至った。

本発明は銀粉、ポリイミド系樹脂、溶剤よりなる導電性
樹脂ペーストであって、ポリイミド系樹脂は熱可塑性の
ポリイミド系ｈＪ脂９０乃至９９．５部（Ｍ量、以下同
じ）と熱硬化性の液状エポキシ樹脂０．５乃至１０部よ
ｐ７Ｊ：、る混合物を用いることによシ接着力が一段と
改行された高耐熱性−液域マウント用樹脂を得んとする
ものである。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などのイオン性不純物を好ま
しくは１０　ｐｐｍ以下であることが好ましい。粒径は
０．１〜５０μの範囲であり、要すれば比較的粗なフレ
ーク状または樹枝状のものと比較的細い粒状のものとが
適宜混合したものを選んで用いてもよい。

また、銀粉製造に際しては適宜沿剤として金属石鹸など
の界面活性剤を添加する場合もあるが、その場合には熱
水洗な等により予め除去することが壁ましい。また洗滌
は銀粒子表面の汚染の除去、活性化にも効果があるが、
粒度分布がかなり変化することがあるので注意を要する
。本発明に於ける銀粉の混合割合としては、組成物に対
して７０〜８５％（重分、以下同じ）であることが望ま
しい。これより少いと沈降分離し易くなること、導電性
が低くなることなどで望ましくなく、それ以↓用いても
’Ｘｊ”ＴＩ性能がさほど向上しないのにコストが著し
く増大し、接着力などが低下するので望葦しくない。本
発明に用いるポリイミド樹脂は１、ｔ！ν可塑タイプの
ものであり、はぼ線状のポリマーでＮ−メチル−２ピロ
リドンのような溶媒に可溶のものであることが必要であ
る。ポリイミド樹脂のタイプとしては、ピロメリット酸
、ベンゾフェノン、テトラカルボンＧ２などのビス酸無
水物類及びナジック口？、メチルナジック酸、無水マレ
イン酸などの活性な不飽和基を有する酸無水物類とジア
ミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルケトン、
ジアミノジフェニルメタンなど及びにこれらの低級アル
キル核１胃、換誘導体などの芳香族系ジアミノ化合物と
の間の縮合反応などにより得られるもので、主鎖がイミ
ド基によって線状に連結された構造を有するポリマーで
ある。これらのポリマーはＮ−メチル−２ピロリドンの
ような溶剤を用いて１０ｆｔ）乃至２５乃（重量、以下
同じ）の溶液として用いられる。なお、これらのポリマ
ーは通常溶液状態ではポリアミック酸の形であり、加熱
時溶剤の揮発と共に脱水閉環して不溶化するものである
。本発明に用いるエポキシ樹脂としては、通常のグリシ
シール型のものでも脂環式のものでも何れでもよい。速
硬化性が得られるためにはエポキシ基を分子当シ、３ヶ
以上有する多官能性のものを含んでいることがｉＥｔし
い。エポキシ樹脂に対する硬化剤としては、多価フェノ
ール類、多塩基酸無水物などの活性水↓（く基を有する
化合物、ジシアンジアミドなどのような７昌伏′ｌ／Ｉ
Ｅｌだ（ｒよ室温では比較的安定ｆ！硬化剤が特に好ま
しく、更に硬化促進剤として第３にアミンまたはその匁
（を適宜含んでいてもよい。本発明に用いる溶剤として
は、Ｎ−メチル−ピロリドン、ジメチルポルムアミド、
ジメチルアセトアミドなどが溶ｇｙ　（’ｌ：が良好で
あるので９脣しい。ただし２次６剤としてセロソルブ類
、カルビトールレ］：４などの高沸点の溶剤を適宜併用
してもよい。木うｉ−明におけるポリイミド樹脂／エポ
キシ’ｔｉｊｌ　ｌ］ｉｒとの混合；＋、’ＩＪ合は９
０〜９９．５　／　０．５〜１０（重−１よ比）である
−ことが必ηヱである。一般にポリイミド什ｌ脂に対し
てエポキシ樹脂は相溶性が小さいのでこれ以上用いても
均一な混合物が得られず、従ってかえって接２，１力の
低下をおこすおそれがあるので好宜しくない。まだこれ
より少ない表エポキシ・１・′ｆ↑力［すの添加の効果
が発ｊ；ｌｅ出来ず、初４１ｊＪｌ接シｒ、力の立上り
を促、龜する作用がなくなるので望脣しくない。本発明
に用いるポリイミド位１脂、エボキシゼ１１脂、溶剤、
６［、！粉末は伺れもクロルイオン、ナトリウムイオン
などのイオン性不純物はそれぞれ１０　ｐｐｍ　（升１
士、六以下同じ）であることが望ましい。エポキシ＋；
Ｊ　ＪＪｉｒのうちグリシシール型のものは、通常加水
分解性ハロゲン基を不純物とし。

て数百ｐｐｍｔたけそれ以上含んでいて、これは上記の
イオン性不純物とは異なりｊｆ口常の洗滌、蒸溜、再結
晶などのｆ１゛♂δイ、゛（方法で（りし除去し！Ｉ“
・１１いものである。

本発明の目的のためには、加水分解性ハロゲン基が可及
的少ないものを５１へぶことがｑ７−５しい。しかし本
発明ではエボギシ；＋Ｉｒ’Ｊ脂の配合割合が少ないの
で、その加水分子〕Ｈり：ハロゲン基の４はさほど大き
な影へ・；七はなく、１，０００ｐｐｍ以下であれば十
分である。従って本発明のマウント用樹脂組成物は、エ
ポキシ樹脂系のものに比し、木デＩ的に加水分解性ハロ
ゲン基の含有−）十が少なく、硬化物のプレッシャーク
ツカーテスト（２０時間）後の溶出クロルイオン、ナト
リウムイオンが（；メめて少ないことが特長の一つであ
る。イオン性不純物の試励方法は次のようである。

塩素イオンは液状試料１５グを純水２０ｍ１！と２時間
振禮後、水層をが：３心分１可し検液とする。次に検液
１５ｃｃをポールピペットで採取し、６％鉄ミョワバン
水ｉＷ液４　ｍＱ、１・０．３　％チオシアン酸・水銀
エタノール溶液２ｍ℃を加え２５　ｍＦ、になるまで純
水で稀釈するΦイ１）られた検液は分）“０光度計で４
６０１１ｍの波畏に於ける吸ブｅ　＋２＞ｆを測定して
、ブランクテストとの対比に於いて予め作成した検覇腺
を用いて不純物として含−まれる塩素イオンｊｚ“・′
１度をめる。

なおエポキシ（：、Ｊ脂、マウント用ｔｉｔ脂組成物、
硬化剤などのうち粘＃Ｊ）、曽１ソ状乃至固形の揚台に
は、試料１５ｆ’ｒ＋−ルエン３０ｍｆｌに均一に溶解
し、純水１００ｒｒｌｅを加えて２時間振ｒ後水層を遠
心外Ｆｉｌ　して伐液とし、Ｊソ下向杼に行う。ナトリ
ウムイオンは、上記ｔ、ｊＡ　７１　Ｊ：Ｊ：フレーム
レス原子吸光分析装置を用いて３３（１，２ｎｍの波長
の吸ブＣ度より、ブランクテストとの対比に於いて予め
作成しだ検景紹Ｈを用いて年産・ｌｉ物として含咬れる
すｌ・リウノ、イオンをめる。

エポキシ（σＩ脂の加水分１〕′ｆ＋１−塩型の定−；
；［法は、４９１脂１０７葡トル工ン３０ｍ１にとかし
、更に０．　Ｉ　Ｎ　ＫＯＨ−エタノール（”ｒｒ液５
０ｍ１！と３０分間加毀呑還流させ、次に消費されブこ
アルカリの）］を０．１ＮＨＣ１により滴定してめる。

消費されたアルカリの盆と’ｌ　ｆ（の塩素最を計釣二
でめ、加水分解性塩素賦とする。

なお０．　Ｉ　Ｎ　ＫＯＨメタノール溶液で１５分間加
熱還流・するのか従来の６ｉ１１定法であったが、こ肛
では加水分解性塩素１ノ：−とじでかなり過小の１１１
ｔがイ）Ｊられるので本発明の目的の７ヒめには好丑し
くない。

本発明のマウント用仙ＪｎＴ　、ｉ、ｉｉ成酸物製造工
程は次のようである。

先ず所定ｊｊＱｉのポリイミドｕｊ脂浴故、エポキシ］
Ｊ・ＩＪＩ１１才、硬化前り、硬化促ｊ色ア司、／ｉ；
ｒｉ’Ｊ合そ才りぞれ・叶七ノし、混線し均−ｃｄ液と
する。このに：’；ａ合混ｉ、にには通常の攪拌槽、４
’ｊｈ潰器、三本ロール、インクミルなど〕上適宜組合
せて用いてよい。仄に所定：、ｒの仏旬全科取し、上記
ｉＭｉ　を指７ａ液と（ＩＬ線して完全に均一なペース
ト状にする。この１易合にもイ・′、″拌槽、拵ｒ：′
１器、三本ロールなどｔ適宜組合せて用いる。次にペー
スト状樹脂組成物を所定の容器に杵Ｖ４；９分配し、真
空チャンバー中で脱泡して製品とする。このＪ！、ｈ合
マウント用樹脂ｊ（ツが１！２ｊいと十分に脱泡出来な
いので可及的に薄い層にすることが好丑しい。このよう
にして得られた＋ｆ＋、Ｊ脂組成物は一１５℃またはそ
れ以下の温度で貯蔵し号、）送することが必要である。

これより温度が上ると貯蔵寿命を若しく低下させるので
好ましくない。

本発明のマウント用４・１・４　）ｈｉ　Ｘ’、ｔｉ成
酸物従来品に比し次のような特長を有している。

（１）高純度である。

マウント用１す１脂硬化物中に熱水分解性のものをも含
むイオン性不ｉ屯物の邦°が）ｌｆ、（めて少ない。従
って耐湿通電テスト時のアルミ配線のイオン性ネオ・ｕ
物による）Ｐａ食は太１：、′４に改良されておシ、信
頼性の面では従来品に比し一段とすぐれたものである。

（２）速硬化性である。

オーブン中１５０℃、１時間に次いで２５０℃、１時間
で硬化するが、この際初期の接着力の立上りが速い。

（３）高温時の接’；＋ｊ力が太きい。

ハーメチックシール時の４５０℃の高温にも耐える十分
な接シ１メｒ力（マウント強度）を有し７ている。

（４）その他熱放散性、電気体心性、ディスペンサー作
条性、低ボイド、鉄のマイグレーシコン、発生ガスによ
る汚染、ベレットクラックなどの故障をおこさないこと
などは従来品に比し筐さるとも劣らないものでるること
。

従って本発明のマヴ・ント用イｉ’４Ｊ脂組酸物は、Ｋ
４近急激に高度化しつつある臣しクトロ＝クスａ３’Ｊ
？の要望に合致した極めて工業的価値の高いものである
。なおプレッシャークツカーテストによるＦ、ｙ、ｊ、
水分解性クロルイオンの測定方法は次のようである。

マウント用樹）ｉ’ａを２００　’Ｃ１３０分間で硬化
させ、次いで硬化物を粉砕する。イＬ′られた粉末試ネ
１２２を分解ルツボ中でエタノール３川Ｃを加えて十分
浸漬させる。次に純水４０ｍｆｌを加えた後、完全に密
封し１２５℃、２０時間処理する。処理後、左すれば遠
心分１＋７１ｔ　シ、上澄液を検液とする。検液中の塩
素イオン伝′４度、ナトリウムイオン畜“一度は上記の
方法に塾じてめる。

以下実施例について説明する。

実施例 ポリイミド４ｉｉＪ　Ｊｉｉｒ　ｋｊ：ピロメリツトｊ
：ｉｉ　／ジアミノジフェニルニーデル縮合タイプ（ポ
リアミン酸糖で１５　％　０１＜ｉｆ、以下同じ）Ｎメ
チルピロリドン溶液）１６０部（正月“、以下同じ）、
エポキシ樹脂はエポキシ化フェノールノボラック（数平
均分子ｊ＜Ｉ、’　：　Ｇ　８０、エポキシ轟Ｊｉｍ　
：　１８０、エポキシ基の数７分子：３．６、加水分解
性クロル基：８００ｐｐｍ）Ｏ１２部ｆ、　Ｊ、’：　
’Ｉで１゛シ、均−溶７１゛Ｙとする。更に銀粉末１０
０部を加えて看！・潰器でンＰ、π・（１し、六？後に
三本ロールを則して均一なペースト状マウント用樹）笛
組酸物全イ４Ｊる。イ）Ｉられだペースト状マウント用
Ａ（’：Ｉ　）’Ｊｆｊ組成物は液のＪＩＸさ２０　ｖ
ｎ以下にバット中に拡げて真空チンバー中、常温、５　
ｍａＩＩｆ？以下の高真空下にｊＱ、　ｒ包する。脱？
己された（・Ｉ　）Ｉｉ’ｒ　ｆｌｔ成物酸物−ドフレ
ーム上にスクリーン印刷丑だはスタンピングにより定員
的に自１ｊ・ｈ伊、給され、チップをマウントする。、
１１・ｆｌｉ！￥の硬化はオーブン中１５０℃、６０分
、次いで２５０℃、６０分の加熱により得られる。

マウント用樹脂の各細の性能は第１表の通りでおる。な
お、上記のポリイミド」〕（脂のみでエポキシ１も１脂
を加えないこと以外は全く同様にして樹脂式）ｌ酸物を
甜′１造したが、初期の接惰力の立上りがおそく、杵築
性は著しく劣シ望ましくなかった。

第１表マウント用樹脂の性能 （注）＊Ｘ１０’Ωｃｆ３ ＊＊　Ｘ　１０　”ｃａｔ／　ｓｅｅ　″ｃ房＊＊＊グ
レソシャークッカー（２００３間）手続補正帯（自発） 昭和５８年　８月　３日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第１０７７６６号 ２、発明の名称 導電性ｔＨ脂ペースト ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区内幸町１丁目２番２号４、補正
の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。

５、補正の内容 （１）第１０頁第１５行 「１０Ｂをトルエフ３０ｍ１にとかし、更に０．ＩＮ　
ＫＯＩＩＪ　を［０，５ｇをジオキサン３０ｍ　ｌにと
め化、更にＩＮ　ＫＯＩＩＪに補正する。

（２）第１０頁第１６行　［５０＋ｎｌＪを１５ｍ１Ｊ
に補正する。

以　上 手続補」ｒ′、書（自発） 昭和５９年　１月　５１ヨ 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第１０’７７６６号 ２、発明の名称 導電性樹脂ペース） ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京ｔ；１；千代目」区内幸町１丁目２番２号
明細四の発明の１洋＃ｌｌｌな説明の１ＩＴｈ’ｌ。

５、補正の内容 （１）第１０頁第１．　’７　”ｊ」 「シ肖費されたアルカリの量を（１，ｌＮｌ−ｌＣｌに
より」を１−生成したクロルイオンの１１：、をＱ、１
）ＩＡＢＮｏ、により」とｊ＋ｕ正する。

（２）第１０頁第１８〜１１〕行

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 銀粉、ポリイミド系樹脂、溶剤よシなる感電性樹脂ペー
   ストであって、ポリイミド系樹脂は熱可塑性のポリイミ
   ド樹脂と熱硬化性のエポキシ樹脂よりなシ、ＲＲポリイ
   ミド樹脂対エポキシ樹脂の配合比（重量）は９０〜９９
   ．５　／　０．５〜１０であることを特徴とする初期接
   着力の優れた高耐急性導電性樹脂ペースト。