JPH11228925A - 導電性接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接着層の膜厚を最適な厚さで一定にすること
ができ、かつ、半導体チップなどでの接着層で応力緩和
が達成できる導電性接着剤を提供する。 【解決手段】 （Ａ）（ａ）熱硬化性樹脂、（ｂ）硬化
剤、（ｃ）導電性粉末からなる導電性樹脂組成物および
（Ｂ）接着剤硬化後の膜厚を実質的に規定する粒子径を
有するとともに上記導電性樹脂組成物の硬化加熱条件で
溶融しない硬質プラスチック微粒子を必須成分とし、
（Ｂ）硬質プラスチック微粒子を（Ａ）導電性樹脂組成
物 100重量部に対して0.01〜1 重量部の割合に配合する
ことを特徴とする導電性接着剤である。特に、（Ｂ）硬
質プラスチック微粒子のプラスチックが、ジビニルベン
ゼンを含むモノマーを重合させたビニル系重合体である
ものが好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のアッ
センブリや各種部品類の接着等に使用するもので、接着
層を常にある一定の膜厚に維持するための導電性接着剤
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置において、金属薄板（リード
フレームなど）上の所定部分にＩＣ、ＬＳＩ等の半導体
チップを接続する工程は、素子の長期信頼性に影響を与
える重要な工程の一つである。近年、この接続方法とし
て、低融点の合金（半田）を用いてろう付けをする方法
の代わりに、作業性やコスト的に有利な導電性接着剤を
使用する方法が主流になってきている。

【０００３】最近のＩＣ／ＬＳＩ素子の高密度大型化、
４２アロイフレームからより熱伝導性がよく低コストの
Ｃｕフレームへの移行、ＢＧＡ用途で主として使用され
ているプラスチック基板やポリイミドテープへの接着を
背景に、接着層での応力緩和が重要となっている。

【０００４】すなわち、導電性接着剤を用いてＩＣ／Ｌ
ＳＩ素子をＣｕフレームなどに接着する場合、素子とＣ
ｕフレームなどとの熱膨張率の差から生じる応力によ
り、チップクラックが発生し、素子の信頼性が低下する
という問題があるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の導電性接着剤を
用いて素子を接着する場合、接着時における装置の加重
により接着剤が広がり、接着層は限りなく薄くなってし
まい、これが薄くなればなるほど、素子とフレームの間
に生じる応力は大きく、チップクラックの発生率は高く
なる。しかしながら、材料、装置の面からも接着層の膜
厚を制御することは非常に難しい。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、導電性接着剤の特性および半導体装置の設計上、
接着層を最適な膜厚に維持するための導電性接着剤を提
供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、接着層が厚くな
るほど、素子とフレームとの間に生じる応力が小さくな
るといった導電性接着剤の特性に着目し、後述する組成
の導電性接着剤を用いることによって、上記の目的を達
成できることを見いだし、本発明を完成したものであ
る。

【０００８】即ち、本発明は、（Ａ）導電性樹脂組成物
および（Ｂ）接着剤硬化後の膜厚を実質的に規定する粒
子径を有するとともに上記導電性樹脂組成物の硬化加熱
条件で溶融しない硬質プラスチック微粒子を必須成分と
し、（Ｂ）硬質プラスチック微粒子を（Ａ）導電性樹脂
組成物 100重量部に対して0.01〜1 重量部の割合に配合
することを特徴とする導電性接着剤である。そして、特
に、（Ａ）導電性樹脂組成物が（ａ）熱硬化性樹脂、
（ｂ）硬化剤および（ｃ）導電性粉末からなり、また、
（Ｂ）硬質プラスチック微粒子のプラスチックが、ジビ
ニルベンゼンを含むモノマーを重合させたビニル系重合
体であるものが好適である。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１０】本発明の導電性接着剤は、（Ａ）（ａ）熱
硬化性樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）導電性粉末からなる
導電性樹脂組成物と（Ｂ）硬質プラスチック微粒子を必
須成分とするものが好ましい。これらの各成分について
説明する。

【００１１】本発明に用いる（Ａ）導電性樹脂組成物の
成分である（ａ）熱硬化性樹脂としては、例えば、尿素
樹脂、メラミン樹脂、メラミン−ホルマリン樹脂、フェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
アルキド樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ
ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、α−オレフィン無水マ
レイン酸樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙
げられ、これらは単独又は2 種以上混合して使用するこ
とができる。熱硬化性樹脂にはそれぞれ必要な（ｂ）硬
化剤を加えるのがよいが、（ｂ）硬化剤を用いなくても
よい。

【００１２】導電性接着剤が半導体装置のアッセンブリ
に用いられる場合には、（ａ）熱硬化性樹脂としてエポ
キシ樹脂を用いることがよい。エポキシ樹脂としては、
1 分子中に2 個以上のエポキシ基を有するものであれば
特に制限はなく、例えば、ビスフェノールＡグリシジル
エーテル、ビスフェノールＦグリシジルエーテル、フェ
ノールノボラック型エポキシ、フロログリシノールトリ
グリシジルエーテル、テトラグリシジルジアミノフェニ
ルメタン、トリグリシジルメタアミノフェノール、1,5-
ナフタレンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ナフタ
レンジオールジグリシジルエーテル、 4,4′−ビス（2,
3-エポキシプロポキシ）ビフェニル、レゾルシングリシ
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、2,2′−ジアリルビスフェノールＡグリシジル
エーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸
ジグリシジルエステル、トリス（4-ヒドロキシフェニ
ル）メタントリグリシジルエーテル、1,3-ビス［3-（o-
2,3-エポキシプロポキシフェニル）プロピル］1,1,3,3-
テトラメチルジシロキサン、1,3-ビス［3-（2,3-エポキ
シプロポキシ）プロピル］1,1,3,3-テトラメチルジシロ
キサン等が挙げられ、これらは単独又は2 種以上混合し
て使用することができる。

【００１３】本発明に用いる（ａ）熱硬化性樹脂に対し
ては必要な（ｂ）硬化剤が用いられる。（ｂ）硬化剤と
しては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノール
Ｆ、 4,4′−ジヒドロキシビフェニル、 2,2′−ジアリ
ルビスフェノールＡ、ハイドロキノン、フェノール系化
合物、 4,4′−ジアミノジフェニルスルフォン、 4,4′
−メチレンビス（2-エチルアニリン）、 4,4′−ジアミ
ノジフェニルメタン等のアミン系化合物、無水フタル
酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無
水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸
等の酸無水物、ジシアンジアミド、ジアミノマレオニト
リル及びその誘導体、アミンイミド化合物、ポリアミ
ン、エポキシとイミダゾールからなる付加反応物、アジ
ピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド等のヒ
ドラジド化合物が挙げられる。

【００１４】また、本発明においては、硬化促進剤のう
ち、硬化剤としての作用を有するものも（ｂ）硬化剤と
して包含する。例えば、2-メチルイミダゾール、2-エチ
ル−4-メチルイミダゾール、2-フェニル−4-メチルイミ
ダゾール、2-フェニル−4-メチル−5-ヒドロキシメチル
イミダゾール等のイミダゾール化合物またはこれらのヒ
ドロキシ安息香酸などの酸付加塩、Ｎ，Ｎ′−ジメチル
ピペラジン、2,4,6-トリス（ジメチルアミノメチル）フ
ェノール、4-ジメチルアミノピリジン等のアミン化合物
またはこれらのヒドロキシ安息香酸などの酸付加塩が挙
げられ、これらは単独又は2 種以上混合して使用するこ
とができる。

【００１５】本発明に用いる（Ａ）導電性樹脂組成物の
成分である（ｃ）導電性粉末としては、例えば、金粉
末、銀粉末、銅粉末、ニッケル粉末、カーボン粉末、表
面に導電物層を有する粉末等が挙げられ、これらは単独
または2 種以上混合して使用することができる。

【００１６】本発明に用いられる導電性樹脂組成物は、
上述した熱硬化性樹脂、硬化剤および導電性粉末を主成
分とするが、本発明の目的に反しない限り、また、必要
に応じて、希釈剤、消泡剤、カップリング剤その他の添
加剤を配合することができる。

【００１７】本発明に用いる（Ｂ）硬質プラスチック微
粒子は、使用する（Ａ）導電性樹脂組成物の硬化加熱条
件で溶融しないプラスチックの微粒子であって、導電性
接着剤を加重硬化させたときの膜厚を実質的に規定する
ことができるものである。例えば、ジビニルベンゼンを
含むモノマーを重合させたビニル系重合体の微粒子を挙
げることができるが、かかるジビニルベンゼン系重合体
に限定されない。ジビニルベンゼン系重合体は、導電性
性接着剤を150 〜200 ℃、35kg／cm² 以上の条件で加重
硬化させた場合にも微粒子の最大粒子径とほぼ同じ寸法
に接着剤膜厚を制御することができる。そのような硬質
プラスチック微粒子は、無機質充填剤よりもはるかに均
一な粒子径分布、すなわち20，30μｍの平均粒子径で標
準偏差1μｍ以下のものが得られる。硬質プラスチック
微粒子の平均粒子径および粒子径分布は、硬質プラスチ
ック微粒子を添加した導電性接着剤の用途、使用目的、
使用半導体装置の設計等の面から、それらに適した平均
粒子径および粒子径分布を選ぶことができる。

【００１８】本発明の導電性接着剤に添加される硬質プ
ラスチック微粒子の量は、通常、導電性樹脂組成物100
重量部に対して0.01〜1 重量部とする。

【００１９】本発明の導電性接着剤は、常法に従い上述
した各成分を十分混合した後、更にディスパース、ニー
ダ、三本ロールミル等による混練処理を行い、その後、
減圧脱泡して製造することができる。

【００２０】

【作用】本発明の導電性接着剤は、特に、熱硬化性樹
脂、硬化剤、導電性粉末を必須成分とする導電性樹脂組
成物に、ジビニルベンゼンを主成分とし、均一な粒子径
分布をもつ硬質プラスチック微粒子を分散することによ
り、目的を達成することができたものである。これを用
いることによって、導電性接着剤層の膜厚を、特性およ
び半導体装置の設計上の面から最適な膜厚に維持し、導
電性接着剤層での応力緩和を行い、信頼性の高い半導体
装置を製造することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】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よって限定されるもの
ではない。以下の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。

【００２２】実施例１ エポキシ樹脂のＹＬ−９８０（油化シェルエポキシ社
製、商品名）20部、ジシアンジアミド1 部、銀粉末75
部、硬化促進剤、粘度希釈剤、その他を混合し、さらに
三本ロールミルにより混練処理を行い、導電性樹脂組成
物（Ａ）を製造した。

【００２３】得られた導電性樹脂組成物（Ａ）100 部
に、平均粒子径20μｍ、標準偏差0.8の硬質プラスチッ
ク微粒子0.1 部をディスパースにより分散して導電性接
着剤を得た。

【００２４】実施例２ 実施例１で得た導電性樹脂組成物（Ａ）100 部に、平均
粒子径20μｍ、標準偏差0.8 の硬質プラスチック微粒子
0.5 部をディスパースにより分散して導電性接着剤を得
た。

【００２５】実施例３ 実施例１で得た導電性樹脂組成物（Ａ）100 部に、平均
粒子径30μｍ、標準偏差0.9 の硬質プラスチック微粒子
0.5 部をディスパースにより分散して導電性接着剤を得
た。

【００２６】比較例 実施例１で得た導電性樹脂組成物（Ａ）をそのまま用い
て導電性接着剤とした。

【００２７】実施例１〜２および比較例で製造した導電
性接着剤について、接着剤層の膜厚、半導体チップの反
り、接着強度の試験を行った。その結果を表１に示した
が、いずれも本発明が優れており、本発明の顕著な効果
が認められた。

【００２８】

【表１】 ＊1 ：銀メッキしたリードフレーム（銅系）上に 4×12ｍｍのシリコン素子を接 着し、所定の条件で硬化した後、マイクロメーターにて接着層の膜厚を測定した 。 ＊2 ：銀メッキしたリードフレーム（銅系）上に 4×12ｍｍのシリコン素子を接 着し、所定の条件で硬化した後、チツプ表面を表面粗さ計で測定し、チップ中央 部と端部との距離を測定した。 ＊2 ：銀メッキしたリードフレーム（銅系）上に2.0 ×2.0 ｍｍのシリコン素子 を接着し、所定の条件で硬化した後、250 ℃の温度でテンションゲージを用いて 測定した。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明の導電性接着剤は、接着層の膜厚を最適な厚
さで一定にすることができ、かつ、接着層での応力緩和
を達成したものである。また、硬質プラスチック微粒子
を分散させても接着強度に変化がないことから、信頼性
の高い半導体装置を提供することができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）導電性樹脂組成物および（Ｂ）接
   着剤硬化後の膜厚を実質的に規定する粒子径を有すると
   ともに上記導電性樹脂組成物の硬化加熱条件で溶融しな
   い硬質プラスチック微粒子を必須成分とし、（Ｂ）硬質
   プラスチック微粒子を（Ａ）導電性樹脂組成物 100重量
   部に対して0.01〜1 重量部の割合に配合することを特徴
   とする導電性接着剤。
2. 【請求項２】 （Ａ）導電性樹脂組成物が、（ａ）熱硬
   化性樹脂、（ｂ）硬化剤および（ｃ）導電性粉末からな
   る請求項１記載の導電性接着剤。
3. 【請求項３】 （Ｂ）硬質プラスチック微粒子のプラス
   チックが、ジビニルベンゼンを含むモノマーを重合させ
   たビニル系重合体である請求項１又は２記載の導電性接
   着剤。