JPS6329886B2 - - Google Patents
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- JPS6329886B2 JPS6329886B2 JP58107769A JP10776983A JPS6329886B2 JP S6329886 B2 JPS6329886 B2 JP S6329886B2 JP 58107769 A JP58107769 A JP 58107769A JP 10776983 A JP10776983 A JP 10776983A JP S6329886 B2 JPS6329886 B2 JP S6329886B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- ppm
- epoxy resin
- epoxy
- curing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Epoxy Resins (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
本発明は銀粉、液状エポキシ樹脂よりなる導電
性熱硬化性樹脂ペーストに関するものである。更
に詳しくは無溶剤一液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
り、トランジスター、IC、LSI、超LSIと進化し、
これら半導体素子にお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値下りに相俟つてその量産に
於ける作業性の向上並びにコストダウンが重要な
問題となつて来た。
従来は半導体素子を基板導体、リードフレーム
にAu・Si共晶法により接合、次いでハーメチツ
クシールによつて封止して半導体製品とするのが
普通であつた。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、それに伴いマウン
ト工程に於けるAu・Si共晶法の改良法としてハ
ンダ材料やマウント用樹脂による方法が取上げら
れるようになつて来た。
しかしハンダ法では信頼性が低いこと、素子の
電極の汚染をおこし易いことなどが欠点とされ、
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。マウント用
樹脂はこれに対して作業性はハンダ法に比しすぐ
れており、信頼性、耐熱接着性などの特性の点で
はAu・Si法などに比しすぐれており、その需要
が急激に増大しつつある。
最近チツプマウント用装置の自動化、高速化が
進み、これに適合する一液マウント用樹脂として
必要な特性の要望がより厳しくなりつつある。
マウント用樹脂として必要な特性は次の通りで
ある。
マウント強度;350℃加熱時、−65〜150℃の
熱シヨツクサイクル、熱水処理後など。
熱放散性;
電気伝導性
作業性;デイスペンサーによる定量注入性、
スクリーン印刷性、スタンピング性などの自動
化、高速化に適応出来ること。
硬化性;オーブン方式、ホツトプレート方式
などで硬化サイクルの短いこと。
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ヨン接着剤硬化物よ
りの発生ガスによる素子の特性の変動、ハロゲ
ン、アルカリメタン等イオン性不純物によるア
ルミ配線の腐食などのないこと。
ワイヤーボンデイング;硬化物よりの発生ガ
スによるボンデイング性の低下、ブリードによ
る汚染などのないこと。
ペレツトクラツク;リードフレーム(特に銅
合金の場合)との熱膨脹の差による応力発生に
対するバツフアーのよいこと。
特に最近チツプのマウント工程の装置がより量
産化を可能とするために自動化、高速化をますま
す進展させる方向にあり、そのためには特に上記
の作業性がよく能率化がはかれると共に、ホツト
プレート方式の硬化が要望されるようになつて来
た。これはオーブン方式の硬化工程を全く省略し
ホツトプレート上で行うワイヤーボンデイング工
程に於いて硬化を同時に完了させ、工程の短縮、
簡略化をはからんとするものである。
また信頼性の要望は一段と厳しくなつて行く傾
向にあり、従来ではプレツシヤークツカーテスト
による溶出Clイオン、Naイオンなどのイオン性
不純物の量はそれぞれ数百ppmという水準のもの
であり、その大巾な改善が強く要望されていた。
本発明者らはこれらの点について種々検討した
結果、銀粉、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤
及び反応性希釈剤よりなる導電性熱硬化性樹脂ペ
ーストに於いて、用いるエポキシ樹脂としては以
下説明するような加水分解性ハロゲン基の含有量
が600ppm(重量、以下同じ)以下、好ましくは
300ppm以下のものを、反応性希釈剤としては加
水分解性ハロゲン基の含有量が1000ppm以下、好
ましくは600ppm以下のものをそれぞれ用いるこ
とにより、マウント用樹脂として硬化物熱水溶出
のハロゲンイオンの量(プレツシヤークツカーテ
スト20時間)を150ppm以下、好ましくは80ppm
以下となすことが可能となり、信頼性を著しく向
上させることが出来た。
またエポキシ樹脂としては平均2.5官能性以上
のものを、硬化剤としては微粉化したジシアンジ
アミドを、硬化促進剤としては第3級アミンの塩
を、反応性希釈剤としては少なくとも1官能性で
あり、沸点250℃以上、粘度10ポイズ/25℃以下
のものをそれぞれ用いることにより、タツクフリ
ー性が良好で長時間の樹脂の供給、塗布(スタン
ピングやスクリーン印刷などによる)を可能なら
しめ、しかも、ホツトプレート上200゜乃至450℃
での十分に速いサイクルでの硬化を可能ならしめ
本発明をなすに至つた。
本発明のマウント用樹脂組成物は従来品に比
し、作業性の面でも信頼性の面でも画期的に優れ
たものであり、エレクトロニクス業界に於ける永
年の願望をみたすものである。
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の含有
量が10ppm以下であり、粒径は0.1〜50μの範囲で
あり、要すればやや粗なフレーク状または樹枝状
のものとやや細い粒状のものとが適宜混合したも
のである。
また銀粉製造に際しては、適宜滑剤として金属
石鹸などを添加してもよいが、その場合には熱水
洗滌等により予め除去することが好ましい。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70〜95%(重量、以下同じ)であるこ
とが望ましい。これより少な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、それ以上用いても導電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
下するので望ましくない。
本発明に用いるエポキシ樹脂としては、液状
で、加水分解性ハロゲン基含有量が600ppm以下
(好ましくは300ppm以下)であり、エポキシ基を
分子当り2.5ケ以上含んでいることが必要である。
なおハロゲンイオンやアルカリ金属イオンなど
のイオン性不純物はそれぞれ10ppm以下のもので
あることが好ましい。
エポキシ樹脂の加水分解性ハロゲンを600ppm
以下になるようにする方法は種々あるが、その1
例を上げると次のようである。
第4級アンモニウム・ハイドロオキサイドを
触媒として、ポリ活性水素化合物、例えば多価
フエノール類、多塩基酸などとエピハロヒドリ
ンとを反応させた後、得られたハロヒドリン基
をアルコール性アルカリで閉環させるエポキシ
樹脂の製造方法、
エポキシ樹脂中に残存するハロヒドリン基、
主として加水分解性のハロゲン基を無水の状態
で当量のアルコリツクアルカリと共に加熱し閉
環させるエポキシ樹脂の精製方法、
残存するハロヒドリン基を無水の状態で当量
の脂肪酸銀塩と反応させてAgxの形にして除去
する精製方法、
ポリフエノール類を予めアリル化し、次にア
リル基を有機過酸、例えばp−クロル安息香酸
の過酸などによりエポキシ化するエポキシ樹脂
の製造方法。
本発明の目的のためには何れの方法によつて加
水分解性ハロゲン基の少ない樹脂を得ても全く同
様に用いることが可能であり、従つてその減少方
法には制約されないものである。
本発明に用いるエポキシ樹脂としては、加水分
解性ハロゲン基の含有量としては600ppm以下、
好ましくは300ppmであり、2種以上のエポキシ
樹脂を適宜配合してこの水準になるように調節し
てもよい。
通常のエポキシ樹脂では少ないものでも
600ppm以上であり、1000ppm以上含むのが普通
である。従つて通常の市販のエポキシ樹脂をその
まま用いるのは本発明の目的のためには望ましく
ない。
更に本発明に用いるエポキシ樹脂はエポキシ基
を分子当り平均2.5ケ以上含んでいることが必要
である。通常のエピビスタイプのように分子当り
のエポキシ基の数が2.0であるのは十分な耐熱性、
速硬化性が得られないので望ましくない。但し3
官能性またはそれ以上のものと2官能性のものと
を配合して、平均2.5官能性以上にして用いても
よい。
本発明に用いるエポキシ樹脂としては上記の条
件を充しているものであれば何れも使用可能であ
るが、次のタイプのものが好ましい。
フロログル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エニルのトリグリシジール
エーテル、テトラヒドロシビフエニルのテトラグ
リシジールエーテル、テトラヒドロキシビスフエ
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エノンのテトラグリシジール
エーテル、エポキシ化ノボラツク、エポキシ化ポ
リビニルフエノール、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
アミノフエノール、テトラグリシジールジアミノ
ジフエニルメタン、テトラグリシジールメタフエ
ニレンジアミン、テトラグリシジールピロメリツ
ト酸、トリグリシジールトリメリツト酸などの3
またはそれ以上の多官能性のエポキシ樹脂及びこ
れに配合する2官能性のエポキシ樹脂、例えばジ
グリシジールレゾルシン、ジグリシジールビスフ
エノールA、ジグリシジールビスフエノールF、
ジグリシジールビスフエノールS、ジヒドロキシ
ベンゾフエ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
ルイジンなどであり、またはこれらの縮合タイプ
の樹脂である。
また特殊なタイプとしてアリルポリフエノール
例えば1〜3核体が主体のものの過酸によるエポ
キシ化物のようにグリシジールエーテル基と核置
換のグリシジール基とを有しているものも上記の
条件を充しているならば同様に用いることが出来
る。
これらのうち、特に液状の低分子量のポリフエ
ノール類のポリグリシジール化物が反応性、作業
性、物性の面より好ましい。
本発明に用いる硬化剤としては、潜伏性のもの
が必要であり、ジシアンジアミドが最も適してい
る。
しかしジシアンジアミドは樹脂に溶解し難いの
で、粗いと沈降したりして分散が不均一となり、
硬化が不均一となるおそれがあるので、均一に分
散するように微粉砕、好ましくは湿式粉砕したも
のであることが必要である。ジシアンジアミドを
溶液として用いるのは揮発性溶剤が組成物中に含
まれることになるので好ましくない。
用いるジシアンジアミドの粒度としては350メ
ツシユパスのものであることが好ましい。このよ
うな微粉でないと均一な硬化物が得られず性能の
バラツキを生じるおそれがあるので好ましくな
い。マウント用樹脂の信頼性向上のためには上記
の微粉化は不可欠である。
本発明に用いる硬化促進剤は第3級アミンの塩
であり、ジメチルベンジルアミン、トリス(ジメ
チルアミノメチル)フエノール、脂環式超塩基
類、イミダゾール類の群より選ばれた少くとも1
種の第3級アミンと多価フエノール類及び多塩基
酸類との塩であることが望ましい。
脂環式超塩基とはトリメチレンジアミン、1,
8−ジアザ−ビシクロ−(5,4,0)ウンデセ
ン−7、ドデカヒドロ−1,4,7,9bテトラ
アザフエナレンなどである。
イミダゾール類とは2−及び/または4−の位
置にメチル、エチル、プロピルまたはよりC17ま
での長鎖のアルキル基、フエニル基などの置換基
を導入したものである。
これらの第3級アミン類と塩を形成するものと
しては、フタル酸(o,m,p)、テトラヒドロ
フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル
酸、ヘキサヒドロフタル酸、トリメリツト酸、ア
ジピン酸、コハク酸、マレイン酸、イタコン酸な
どの多塩基酸またはレゾルシン、ピロガロール、
ハイドロキノン、ビスフエノールA、ビスフエノ
ールF、ビスフエノールS、低分子ノボラツクな
どの多価フエノール類である。
これらの第3アミンの塩はエポキシ樹脂100部
(重量、以下同じ)に対して0.1〜10部の範囲であ
ることが望ましい。これより少いと促進効果が不
十分であり、これより多くしても硬化がさほど促
進されないのに保存性が劣化するおそれがあるの
で何れも望ましくない。
なおこれらの第3級アミンの塩は使用前に吸湿
したり、炭酸ガスを吸収し易く、これにより性能
が劣化し易いので、特に本発明に用いる場合に
は、吸水量が10%(重量)以下、CO2ガス吸収量
が5%以下であることが好ましい。一旦吸水、吸
CO2ガスしたものは十分には精製し難いので、精
製して使用することは一般に好ましくない。
マウント樹脂の硬化性を安定させるためには上
記の範囲内のものを用いることが好ましい。
本発明に於いては脱泡剤を適宜用いてもよい。
脱泡剤としては、シリコーン系、弗素系、その
他のものの何れを用いてもよい。何れにしても芳
香族系の低沸点の溶剤は可及的に含んでいないこ
とが好ましい。
また接点不良の原因とならないようにシリコー
ン系のものでない方が好ましい。
本発明に用いる反応性希釈剤は、末端エポキシ
基を分子当り少くとも1ケ有し、沸点250℃以上、
好ましくは300℃以上有するものであり、10ポイ
ズ/25℃以下の低粘度のものであり、しかも加水
分解性ハロゲン基の含有量が1000ppm以下、好ま
しくは600ppm以下のものである。これより、沸
点が低いとスクリーン印刷やスタンピングを長時
間連続実施する際、漸次揮発して粘度が上昇しそ
のため作業性が時間的に次第に劣化していくので
望ましくない。
また粘度がこれより高いと希釈効果が十分に達
せられないので好ましくない。
一般に希釈剤として用いる高沸点のエポキシ化
合物は、例えばポリエーテルポリオールのグリシ
ジールエーテルのように加水分解性のハロゲン基
の多いものでは不適当であり、本発明の目的のた
めにはC10乃至C20の長鎖脂肪酸のモノグリシジー
ルエーテル類が上記のすべての条件を充している
ので適当である。同様にダイマー酸のポリグリシ
ジールエーテルタイプのものも有効である。
なお1官能性の希釈剤は硬化物の架橋密度を減
少させ、熱時の性能を劣化させるおそれがあるの
で、可及的少量用いることが必要である。
本発明に用いる硬化剤、硬化促進剤、反応性希
釈剤は何れもClイオン、Naイオンなどのイオン
性不純物は何れも10ppm以下であることが必要で
ある。但しこれらの原材料は本質的にエポキシ樹
脂のように加水分解性のハロゲン基を含むもので
はなく、またこれらのイオン性不純物をも含まぬ
ものであり、蒸留、再結晶などの通常の精製によ
り十分に本発明の目的に適したものが得られる。
イオン性不純物の試験方法は次のようである。
塩素イオンは液状試料15gを純水20mlと2時間
振盪後、水層を遠心分離し検液とする。次に検液
15c.c.をホールピペツトで採取し、6%鉄ミヨウバ
ン水溶液4ml、0.3%チオシアン酸・水銀エタノ
ール溶液2mlを加え25mlになるまで純水で希釈す
る。得られた検液は分光光度計で460mmの波長に
於ける吸光度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量線を用いて不純物とし
て含まれる塩素イオン濃度を求める。
なおエポキシ樹脂、マウント用樹脂組成物、硬
化剤などのうち粘稠液状乃至固形の場合には、試
料15gをトルエン30mlに均一に溶解し、純水100
mlを加えて2時間振盪後水層を遠心分離して検液
とし、以下同様に行う。
ナトリウムイオンは上記検液とフレームレス原
子吸光分折装置を用いて330.2nmの波長の吸光度
よりブランクテストの対比に於いて、予め作成し
た検量線を用いて不純物として含まれるナトリウ
ムイオンを求める。
エポキシ樹脂の加水分解性塩素の定量法は、樹
脂0.5gをジオキサン30mlにとかし、更に1N
KOH−エタノール溶液5mlと30分間加熱、一還
流させ、次に生成したクロルイオンの量を
0.01AgNO3により滴定して求める。この値を加
水分解性塩素量とする。なお0.1N KOHメタノ
ール溶液で15分間加熱還流するのが従来の測定法
であつたが、これでは加水分解性塩素量として過
小の値が得られるので本発明の目的のためには好
ましくない。
本発明のマウント用樹脂組成物の製造工程は次
のようである。
先ず所定量のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進
剤、反応性希釈剤をそれぞれ秤取し、混練し均一
溶液とする。この場合混練には通常の撹拌槽、擂
潰器、三本ロール、インクミルなどを適宜組合せ
て用いてよい。
次に所定量の銀粉を秤取し、上記樹脂溶液と混
練して完全に均一なペースト状にする。この場合
にも撹拌槽、擂潰器、三本ロールなどを適宜組合
せて用いる。次にペースト状樹脂組成物を所定の
容器に秤量分配し、真空チヤンバー中で脱泡して
製品とする。
この場合マウント用樹脂層が厚いと十分に脱泡
出来ないので可及的に薄い層にすることが好まし
い。
このようにして得られた樹脂組成物は−15℃ま
たはそれ以下の温度で貯蔵し輸送することが必要
である。
これにより温度が上ると貯蔵寿命を著しく低下
させるので好ましくない。
本発明の導電性樹脂ペーストは従来品に比し次
のような特長を有している。
(1) プレツシヤークツカーテスト(20時間)によ
る硬化物の溶出クロルイオン、ナトリウムイオ
ンなどのイオン性不純物は何れも一段と少ない
水準のものである。
従つて耐湿通電テスト時のアルミ配線のイオ
ン性不純物による腐食は大幅に改良されてお
り、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) ホツトプレート上での十分に短いサイクルで
の硬化が可能であり、チツプマウント工程の大
幅な短縮化がはかれる。但しオーブン中での硬
化も勿論可能であり、何れの方法でも硬化可能
である。
(3) タツクフリー性が良好で、デイスペンサーに
よる注入は勿論のこと、スクリーン印刷、スタ
ンピング等の長時間、自動的な作業が可能であ
る。
(4) その他、マウント強度、熱放散性、導電性、
有害ガスの発生のないことなどでも従来品に対
してまさるとも劣らない性能を有している。
従つて本発明の導電性樹脂ペーストは最近ます
ます要求性能が厳しくなつて行く方向にあるエレ
クトロニクス業界の希望に合致した極めて工業的
価値の高いものである。
なおプレツシヤークツカーテストによる熱水分
解性塩素イオンの測定方法は次のようである。
マウント用樹脂を200℃、30分間で硬化させ、
次いで硬化物を粉砕する。得られた粉末試料2g
を分解ルツボ中でエタノール3mlを加えて十分浸
漬させる。次に純水40mlを加えた後、完全に密封
し125℃、20時間処理する。処理後要すれば遠心
分離し、上澄液を検液とする。
検液中の塩素イオン濃度、ナトリウムイオン濃
度は上記の方法に準じて求める。
以下実施例について説明する。
実施例 1
エポキシ樹脂はエポキシ化フエノールボラツク
(数平均分子量;540、エポキシ当量;170、エポ
キシ基の数/分子;3.1、加水分解性クロル基;
580ppm)70部、反応性希釈剤はC14の長鎖脂肪酸
のグリシジールエステル(加水分解性クロル基
900ppm)30部、硬化剤として予め350メツシユパ
スの微粉末化したジシアンジアミド4.0部、硬化
促進剤として1,8ジアザ−ビシクロ(5,4,
0)ウンデセン−7のレゾルシン塩0.5部、弗素
樹脂系消泡剤0.01部を撹拌し均一分散液とする。
更に銀粉末400部を加えて擂潰器で混練し、最後
に三本ロールを通して均一なペースト状マウント
用樹脂組成物を得る。
得られたペースト状マウント用樹脂組成物は液
の厚さ20mm以下にバツト中に拡げて真空チヤンバ
ー中で常温、5mmHg以下の高真空下に脱泡する。
脱泡された樹脂組成物はリードフレーム上にス
クリーン印刷またはスタンピングにより定量的に
自動供給され、チツプをマウントする。
樹脂の硬化は200℃の加熱炉の中、120分放置す
ることにより得られる。
マウント用樹脂の各種の性能は第1表の通りで
ある。
なお上記のエポキシ樹脂として精製を行わない
で市販のまま用いると、加水分解性クロル基の量
は1200ppmである。これをそのまま用いると、熱
水抽出後のクロルイオンの量は210ppmとなる。
この値は精密なエレクトロニクス用素子としては
信頼性の面より望ましくないものである。
実施例 2
エポキシ樹脂はエピビス系液状エポキシ樹脂
(数平均分子量;380、エポキシ当量;190、エポ
キシ基の数/分子;2.0、加水分解性クロル基;
200ppm)とフロログルシンのトリグリシジ−ル
エーテル(数平均分子量;360、エポキシ当量;
130、エポキシ基の数/分子;2.7、加水分解性ク
ロル基;700ppm)とを1.0/3.0の割合に混合し
たものを用いる。
反応性希釈剤、硬化剤、硬化促進剤、消泡剤は
実施例1と同じである。配合、ペースト性状、硬
化条件、硬化物の性能は第1表の通りである。
実施例 3
エポキシ樹脂はアリル化ビスフエノールFを過
酸でエポキシ化したもの(数平均分子量;400、
エポキシ当量;125、エポカキシ基の数/分子;
3.0、加水分解性クロル基;なし)と実施例1の
エポキシ化フエノールノボラツクとを1.0/1.0の
割合に混合したものを用いる。
硬化剤、硬化促進剤、消泡剤は実施例1と同じ
である。
配合、ペースト性状、硬化物の性能は第1表の
通りである。
比較例
反応性希釈剤としてフエニルグリシジールエー
テルを用いる以外は、他の原材料はすべて実施例
1と同じものを用いる。
配合、ペースト性状、硬化条件、硬化物の性質
は第1表の通りである。
タツクフリー性が劣化し、そのためスクリーン
印刷、スタンピングを長時間連続運転することは
不可能であり、望ましくなかつた。
The present invention relates to a conductive thermosetting resin paste made of silver powder and liquid epoxy resin. More specifically, the present invention relates to a resin composition for solvent-free one-component mounting. Due to recent remarkable developments in the electronics industry, it has evolved into transistors, ICs, LSIs, and super LSIs.
As the degree of circuit integration in these semiconductor devices rapidly increases, mass production becomes possible, and as the prices of semiconductor products using these devices fall, improving workability and reducing costs in mass production become important issues. I came. Conventionally, it has been common practice to bond semiconductor elements to substrate conductors and lead frames using the Au-Si eutectic method, and then seal them with a hermetic seal to produce semiconductor products. However, resin encapsulation methods were developed from the viewpoint of workability and cost during mass production, and along with this, methods using solder materials and mounting resins were taken up as an improvement method for the Au/Si eutectic method in the mounting process. I came. However, the disadvantages of the soldering method include low reliability and easy contamination of the device's electrodes.
Its use is limited to power transistors and power IC elements that require high thermal conductivity. Mounting resin, on the other hand, has superior workability compared to the soldering method, and is superior to Au/Si methods in terms of characteristics such as reliability and heat-resistant adhesion, and demand for it is rapidly increasing. It is being done. Recently, chip mounting equipment has become more automated and faster, and the requirements for the characteristics necessary for one-component mounting resins that meet this trend are becoming more stringent. The properties necessary for a mounting resin are as follows. Mount strength: When heated to 350℃, -65 to 150℃ heat shock cycle, after hot water treatment, etc. Heat dissipation; electrical conductivity; workability; quantitative injection using a dispenser;
Ability to adapt to automation and speed-up of screen printing, stamping, etc. Curing properties: Short curing cycle using oven method, hot plate method, etc. Void: low. Reliability: There should be no defects in the moisture resistance current test, that is, there should be no change in device characteristics due to gas generated from the cured silver migration adhesive, and no corrosion of aluminum wiring due to ionic impurities such as halogen or alkali methane. Wire bonding: No deterioration in bonding performance due to gas generated from the cured product, no contamination due to bleeding, etc. Pellet crack: Good buffer against stress caused by the difference in thermal expansion with the lead frame (especially in the case of copper alloy). Particularly recently, chip mounting process equipment is becoming more and more automated and faster in order to enable mass production. There is a growing demand for hardening. This completely eliminates the oven-type curing process and completes curing simultaneously during the wire bonding process performed on a hot plate, shortening the process.
It is intended to be simplified. In addition, demands for reliability tend to become even more stringent, and in the past, the amount of ionic impurities such as eluted Cl ions and Na ions in the Plessyer-Kutsker test was at a level of several hundred ppm each; Significant improvements were strongly requested. As a result of various studies by the present inventors regarding these points, the epoxy resin to be used in a conductive thermosetting resin paste consisting of silver powder, epoxy resin, curing agent, curing accelerator, and reactive diluent is as described below. The content of hydrolyzable halogen groups such as
By using a reactive diluent with a hydrolyzable halogen group content of 1000 ppm or less, preferably 600 ppm or less, the amount of halogen ions eluted from hot water in the cured product can be reduced as a mounting resin. (pressure test 20 hours) below 150ppm, preferably 80ppm
It became possible to do the following, and the reliability was significantly improved. In addition, the epoxy resin has an average functionality of 2.5 or more, the curing agent is pulverized dicyandiamide, the curing accelerator is a tertiary amine salt, and the reactive diluent is at least monofunctional. By using a resin with a boiling point of 250°C or higher and a viscosity of 10 poise/25°C or lower, it has good tack-free properties and can be used for long periods of resin supply and application (by stamping, screen printing, etc.). Above 200° to 450°C
The present invention has been achieved by making curing possible in a sufficiently fast cycle. The mounting resin composition of the present invention is dramatically superior to conventional products in terms of workability and reliability, and fulfills a long-held desire in the electronics industry. The silver powder used in the present invention includes halogen ions,
The content of ionic impurities such as alkali metal ions is 10 ppm or less, and the particle size is in the range of 0.1 to 50μ, with slightly coarse flakes or dendritic forms and slightly fine granular forms as appropriate. It is a mixture. Further, when producing silver powder, a metal soap or the like may be added as a lubricant as appropriate, but in this case it is preferable to remove it in advance by washing with hot water or the like. Washing is also effective in removing contamination from the surface of silver particles and in activating it, but care must be taken since the particle size distribution may change considerably. The mixing ratio of silver powder in the present invention is preferably 70 to 95% (by weight, the same applies hereinafter) to the composition. If the amount is less than this, it is undesirable because it becomes easy to settle and separate, and the conductivity becomes low.If it is used more than this, the conductive performance does not improve much, but the cost increases significantly and the adhesive strength etc. decreases, so it is not desirable. . The epoxy resin used in the present invention must be liquid, have a hydrolyzable halogen group content of 600 ppm or less (preferably 300 ppm or less), and contain 2.5 or more epoxy groups per molecule. Note that the amount of ionic impurities such as halogen ions and alkali metal ions is preferably 10 ppm or less. 600ppm of hydrolyzable halogen in epoxy resin
There are various ways to achieve the following, but the first is
An example is as follows. Epoxy resin is produced by reacting polyactive hydrogen compounds such as polyhydric phenols, polybasic acids, etc. with epihalohydrin using quaternary ammonium hydroxide as a catalyst, and then ring-closing the resulting halohydrin group with an alcoholic alkali. Production method, halohydrin group remaining in epoxy resin,
A method for purifying epoxy resins in which mainly hydrolyzable halogen groups are ring-closed by heating with an equivalent amount of alcoholic alkali in an anhydrous state, and remaining halohydrin groups are reacted with an equivalent amount of fatty acid silver salt in an anhydrous state to form Agx. A method for producing an epoxy resin, in which polyphenols are previously allylized, and then the allyl group is epoxidized with an organic peracid, such as p-chlorobenzoic acid. For the purpose of the present invention, resins with a small amount of hydrolyzable halogen groups obtained by any method can be used in exactly the same manner, and therefore there are no restrictions on the method of reducing the amount. The epoxy resin used in the present invention has a hydrolyzable halogen group content of 600 ppm or less,
It is preferably 300 ppm, and may be adjusted to this level by appropriately blending two or more epoxy resins. Even if it is small in ordinary epoxy resin,
It is 600ppm or more, and usually contains 1000ppm or more. Therefore, it is not desirable for the purpose of the present invention to use ordinary commercially available epoxy resins as they are. Furthermore, the epoxy resin used in the present invention must contain an average of 2.5 or more epoxy groups per molecule. The number of epoxy groups per molecule is 2.0 as in the normal Epibis type, which has sufficient heat resistance.
This is undesirable because rapid curing cannot be achieved. However, 3
It is also possible to use a combination of a functional or higher functionality and a difunctional one to have an average functionality of 2.5 or more. Any epoxy resin that satisfies the above conditions can be used in the present invention, but the following types are preferred. Phlorogrunol triglycidyl ether,
Triglycidyl ether of trihydroxybiphenyl, tetraglycidyl ether of tetrahydrocibiphenyl, tetraglycidyl ether of tetrahydroxybisphenol F, tetraglycidyl ether of tetrahydroxybenzophenone, epoxidized novolac, epoxidized polyvinylphenol , triglycidyl isocyanurate, triglycidyl cyanurate, triglycidyl S-triazine, triglycidyl aminophenol, tetraglycidyl diaminodiphenylmethane, tetraglycidyl metaphenylene diamine, tetraglycidyl pyromellitic acid, triglycidyl 3, such as diltrimellitic acid
or higher polyfunctional epoxy resins and bifunctional epoxy resins blended therewith, such as diglycidyl resorcin, diglycidyl bisphenol A, diglycidyl bisphenol F,
Diglycidyl bisphenol S, diglycidyl ether of dihydroxybenzophenone, diglycidyloxybenzoic acid, diglycidyl phthalic acid (o, m, p), diglycidyl hydantoin, diglycidyl aniline, diglycidyl toluidine, etc. or a condensation type resin of these. In addition, special types of allyl polyphenols, such as epoxidized products of mono- to tri-nuclear compounds with peracid, which have a glycidyl ether group and a glycidyl group substituted with a nucleus, also meet the above conditions. If so, you can use it in the same way. Among these, liquid polyglycidylated products of low molecular weight polyphenols are particularly preferred in terms of reactivity, workability and physical properties. The curing agent used in the present invention needs to be latent, and dicyandiamide is most suitable. However, dicyandiamide is difficult to dissolve in resin, so if it is coarse, it may settle and become unevenly dispersed.
Since there is a risk of non-uniform curing, it is necessary that the material be finely pulverized, preferably wet-pulverized, so as to be uniformly dispersed. It is not preferred to use dicyandiamide as a solution since a volatile solvent will be included in the composition. The particle size of the dicyandiamide used is preferably 350 mesh pass. If the powder is not such a fine powder, a uniform cured product cannot be obtained and there is a risk of variations in performance, which is not preferable. The above-mentioned pulverization is essential for improving the reliability of mounting resin. The curing accelerator used in the present invention is a salt of a tertiary amine, and at least one selected from the group of dimethylbenzylamine, tris(dimethylaminomethyl)phenol, alicyclic superbases, and imidazoles.
Salts of tertiary amines and polyhydric phenols and polybasic acids are desirable. Alicyclic superbases are trimethylene diamine, 1,
These include 8-diaza-bicyclo-(5,4,0)undecene-7, dodecahydro-1,4,7,9btetraazaphenalene, and the like. Imidazoles are those in which a substituent such as methyl, ethyl, propyl, a long chain alkyl group up to C17 , or a phenyl group is introduced at the 2- and/or 4-position. Those that form salts with these tertiary amines include phthalic acid (o, m, p), tetrahydrophthalic acid, endomethylenetetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, trimellitic acid, adipic acid, succinic acid, Polybasic acids such as maleic acid and itaconic acid or resorcinol, pyrogallol,
These are polyhydric phenols such as hydroquinone, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, and low-molecular-weight novolaks. The amount of these tertiary amine salts is preferably in the range of 0.1 to 10 parts per 100 parts (by weight, the same applies hereinafter) of the epoxy resin. If the amount is less than this, the accelerating effect will be insufficient, and if it is more than this, the curing will not be promoted so much, but there is a risk that the storage stability will deteriorate, so both are undesirable. Note that these tertiary amine salts tend to absorb moisture or carbon dioxide before use, which tends to cause their performance to deteriorate. Therefore, especially when used in the present invention, water absorption of 10% (by weight) is recommended. Hereinafter, it is preferable that the amount of CO 2 gas absorbed is 5% or less. Once it absorbs water,
Since it is difficult to sufficiently purify CO 2 gas, it is generally not preferable to purify it before use. In order to stabilize the curability of the mount resin, it is preferable to use a resin within the above range. In the present invention, a defoaming agent may be used as appropriate. As the defoaming agent, silicone-based, fluorine-based, or other defoamers may be used. In any case, it is preferable that aromatic low-boiling point solvents are not included as much as possible. Also, it is preferable that the material is not silicone-based so as not to cause contact failure. The reactive diluent used in the present invention has at least one terminal epoxy group per molecule, has a boiling point of 250°C or higher,
Preferably, it has a temperature of 300°C or more, a low viscosity of 10 poise/25°C or less, and a content of hydrolyzable halogen groups of 1000 ppm or less, preferably 600 ppm or less. If the boiling point is low, when screen printing or stamping is carried out continuously for a long time, it will gradually volatilize and increase the viscosity, which will gradually deteriorate the workability over time, which is not desirable. Further, if the viscosity is higher than this, the dilution effect cannot be sufficiently achieved, which is not preferable. Generally, high boiling point epoxy compounds used as diluents are unsuitable if they have a large number of hydrolyzable halogen groups, such as glycidyl ether of polyether polyol, and for the purpose of the present invention, C10 to C Monoglycidyl ethers of 20 long-chain fatty acids are suitable because they meet all of the above conditions. Similarly, polyglycidyl ether type dimer acids are also effective. Note that a monofunctional diluent may reduce the crosslinking density of the cured product and deteriorate its performance under heat, so it is necessary to use it in as small a quantity as possible. The curing agent, curing accelerator, and reactive diluent used in the present invention all need to contain ionic impurities such as Cl ions and Na ions at 10 ppm or less. However, these raw materials essentially do not contain hydrolyzable halogen groups like epoxy resins, nor do they contain these ionic impurities, and can be purified by normal purification methods such as distillation and recrystallization. Therefore, one suitable for the purpose of the present invention can be obtained. The test method for ionic impurities is as follows. For chlorine ions, shake 15 g of a liquid sample with 20 ml of pure water for 2 hours, then centrifuge the aqueous layer and use it as a test solution. Next, test solution
Collect 15 c.c. with a whole pipette, add 4 ml of 6% iron alum aqueous solution and 2 ml of 0.3% thiocyanic acid/mercury ethanol solution, and dilute with pure water until the volume reaches 25 ml. The absorbance of the obtained test solution at a wavelength of 460 mm is measured using a spectrophotometer, and the concentration of chlorine ions contained as impurities is determined using a calibration curve prepared in advance in comparison with a blank test. For epoxy resins, mounting resin compositions, curing agents, etc., in the case of viscous liquids or solids, uniformly dissolve 15 g of the sample in 30 ml of toluene, and add 100 mL of pure water.
After shaking for 2 hours, the aqueous layer is centrifuged and used as a test solution. Sodium ions contained as impurities are determined from the absorbance at a wavelength of 330.2 nm using the above test solution and a flameless atomic absorption spectrometer in comparison with a blank test using a calibration curve prepared in advance. To quantify hydrolyzable chlorine in epoxy resin, dissolve 0.5 g of resin in 30 ml of dioxane, then add 1N
Heat with 5 ml of KOH-ethanol solution for 30 minutes and reflux, then calculate the amount of chlorine ions generated.
Determined by titration with 0.01AgNO3 . This value is defined as the amount of hydrolyzable chlorine. The conventional measurement method was to heat and reflux the 0.1N KOH methanol solution for 15 minutes, but this method is not preferable for the purposes of the present invention because it yields an underestimate of the amount of hydrolyzable chlorine. The manufacturing process of the mounting resin composition of the present invention is as follows. First, predetermined amounts of epoxy resin, curing agent, curing accelerator, and reactive diluent are weighed out and kneaded to form a uniform solution. In this case, for kneading, an appropriate combination of conventional stirring tanks, crushers, triple rolls, ink mills, etc. may be used. Next, a predetermined amount of silver powder is weighed out and kneaded with the resin solution to form a completely uniform paste. In this case as well, a stirring tank, a crusher, three rolls, etc. are used in combination as appropriate. Next, the paste-like resin composition is weighed and distributed into predetermined containers, and defoamed in a vacuum chamber to obtain a product. In this case, if the mounting resin layer is thick, it will not be possible to remove bubbles sufficiently, so it is preferable to make the layer as thin as possible. The resin composition thus obtained needs to be stored and transported at a temperature of -15°C or lower. This is undesirable as the increase in temperature will significantly reduce the shelf life. The conductive resin paste of the present invention has the following features compared to conventional products. (1) The amount of ionic impurities such as chlorine ions and sodium ions eluted from the cured product according to the pressure test (20 hours) is at a much lower level. Therefore, the corrosion caused by ionic impurities in the aluminum wiring during the humidity resistance current test has been significantly reduced, and in terms of reliability, it is far superior to conventional products. (2) It is possible to cure the chip in a sufficiently short cycle on a hot plate, which greatly shortens the chip mounting process. However, curing in an oven is of course possible, and curing is possible by any method. (3) It has good tack-free properties, and can be used not only for injection using a dispenser, but also for long-term automatic operations such as screen printing and stamping. (4) Other considerations include mounting strength, heat dissipation, conductivity,
Its performance is comparable to that of conventional products in that it does not emit harmful gases. Therefore, the conductive resin paste of the present invention has extremely high industrial value and meets the wishes of the electronics industry, which has recently become increasingly demanding in performance. The method for measuring hydrothermally decomposable chlorine ions using the Plessyer Kutsker test is as follows. Cure the mounting resin at 200℃ for 30 minutes,
Next, the cured product is pulverized. 2g of the obtained powder sample
Add 3 ml of ethanol to the decomposition crucible and soak thoroughly. Next, add 40ml of pure water, seal completely and treat at 125℃ for 20 hours. After treatment, centrifuge if necessary, and use the supernatant as the test solution. The chloride ion concentration and sodium ion concentration in the test solution are determined according to the above method. Examples will be described below. Example 1 The epoxy resin was epoxidized phenol borax (number average molecular weight: 540, epoxy equivalent: 170, number of epoxy groups/molecule: 3.1, hydrolyzable chloro group;
580ppm) 70 parts, the reactive diluent is glycidyl esters of C14 long chain fatty acids (hydrolyzable chlorine groups)
900 ppm) 30 parts, 4.0 parts of dicyandiamide, which had been pre-pulverized to 350 mesh pass as a hardening agent, and 1,8 diaza-bicyclo (5,4,
0) 0.5 part of undecene-7 resorcinol salt and 0.01 part of a fluororesin antifoaming agent are stirred to form a uniform dispersion.
Further, 400 parts of silver powder is added and kneaded using a crusher, and finally passed through three rolls to obtain a uniform paste-like mounting resin composition. The resulting paste-like mounting resin composition is spread in a vat to a liquid thickness of 20 mm or less, and degassed in a vacuum chamber at room temperature under high vacuum of 5 mmHg or less. The defoamed resin composition is automatically supplied quantitatively onto the lead frame by screen printing or stamping to mount the chip. The resin is cured by leaving it in a heating oven at 200°C for 120 minutes. The performance of various mounting resins is shown in Table 1. Note that when the above-mentioned epoxy resin is used as commercially available without purification, the amount of hydrolyzable chloro groups is 1200 ppm. If this is used as is, the amount of chlorine ions after hot water extraction will be 210 ppm.
This value is undesirable for precision electronics devices from the viewpoint of reliability. Example 2 The epoxy resin was an Epibis liquid epoxy resin (number average molecular weight: 380, epoxy equivalent: 190, number of epoxy groups/molecule: 2.0, hydrolyzable chlorine group;
200ppm) and triglycidyl ether of phloroglucin (number average molecular weight: 360, epoxy equivalent;
130, number of epoxy groups/molecule; 2.7, hydrolyzable chlorine group; 700 ppm) in a ratio of 1.0/3.0. The reactive diluent, curing agent, curing accelerator, and antifoaming agent are the same as in Example 1. The formulation, paste properties, curing conditions, and performance of the cured product are shown in Table 1. Example 3 Epoxy resin is epoxidized allylated bisphenol F with peracid (number average molecular weight: 400,
Epoxy equivalent: 125, number of epoxy groups/molecule;
A mixture of 3.0, hydrolyzable chloro group (absent) and the epoxidized phenol novolak of Example 1 in a ratio of 1.0/1.0 is used. The curing agent, curing accelerator, and antifoaming agent are the same as in Example 1. The formulation, paste properties, and performance of the cured product are shown in Table 1. Comparative Example All other raw materials are the same as in Example 1 except that phenyl glycidyl ether is used as the reactive diluent. The formulation, paste properties, curing conditions, and properties of the cured product are shown in Table 1. The tack-free properties deteriorated, making it impossible and undesirable to operate screen printing and stamping continuously for a long time.
【表】【table】
Claims (1)
剤及び反応性希釈剤よりなる導電性樹脂ペースト
であつて、エポキシ樹脂は加水分解性ハロゲン基
の含有量が600ppm(重量)以下であり、エポキシ
基を分子当り平均2.5ケ以上有するものであり、
硬化剤はジシアンジアミドであり、硬化促進剤は
第3級アミンの塩であり、反応性希釈剤はエポキ
シ基を分子当り少くとも1ケ有し、沸点250℃以
上であり、10ポイズ/25℃以下の粘度であり、更
に加水分解性ハロゲン基の含有量が1000ppm以下
であることを特徴とする導電性樹脂ペースト。1. A conductive resin paste consisting of silver powder, liquid epoxy resin, curing agent, curing accelerator, and reactive diluent, in which the epoxy resin has a hydrolyzable halogen group content of 600 ppm or less (by weight), and the epoxy resin has an average of 2.5 or more per molecule,
The curing agent is dicyandiamide, the curing accelerator is a tertiary amine salt, and the reactive diluent has at least one epoxy group per molecule, has a boiling point of 250°C or higher, and 10 poise/25°C or lower. A conductive resin paste having a viscosity of 1,000 ppm or less, and a content of hydrolyzable halogen groups of 1000 ppm or less.
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Cited By (1)
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1983
- 1983-06-17 JP JP10776983A patent/JPS601222A/en active Granted
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