(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）銀粉、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）少なくとも１分子に２つ以上の水酸基を持つフェノール類、（Ｄ）下式（１）に表される有機リン化合物塩、（Ｅ）有機溶剤を必須成分として、該成分中に銀粉（Ａ）が５０〜８５重量％、１分子内に少なくとも２つ以上の水酸基を持ったフェノール類（Ｃ）が１．０〜１５重量％、有機リン化合物塩（Ｄ）０．０３〜１０重量％、有機溶剤（Ｅ）が１．０〜２０重量％含まれており、有機溶剤が下記式（２）で示され、且つ沸点が１２５〜２５０℃であることを特徴とする半導体素子接着用樹脂ペースト。
【化１】
0003575934.tif 000006
（Ｒ1:炭素数１〜１０のアルキル基、アルコシキ基及びフェニル基、クレジル基、ナフチル基等のアリル基であり、同一でも異なっても良い。
Ｒ2:安息香酸、ナフトエ酸等の芳香族カルボン酸塩、炭素数１〜１０の脂肪族カルボン酸塩、フェノール、ナフトール及びその誘導体のフェノール塩、スルフォン酸塩、スルフィン酸塩。
ｍは１〜３の整数）
【化２】
0003575934.tif 000007
（Ｒ3:炭素数１〜８のアルキル基、ｎは１〜２の整数）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子を金属フレーム等の基板に接着させる半導体素子接着用導電性樹脂ペーストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子を金属フレームに接着させる工程、いわゆるダイボンディング工程において、導電性樹脂ペーストを用いる方法では半導体素子を金属フレームにマウント後硬化する必要がある。従来はオーブンによるバッチ方式での硬化が主流であった。ところが近年半導体素子を金属フレームにマウントするダイボンダーの横に硬化炉を接続させ、ダイボンディング、硬化、ワイヤーボンディングの工程を同一ライン上で一括して行え、生産性の向上が図れるインライン方式が採用され、今後さらに増加する傾向にある。
一方、このインライン方式は硬化装置が従来のオーブンに比べ非常に高価であり、同一工場内でインライン方式とオーブンによるバッチ方式が混在する場合が多い。このような場合インライン方式用、バッチ方式用と硬化方式毎に半導体素子接着用樹脂ペーストを使い分けるのは在庫管理や作業者にとって非常に困難とのことからどちらの方式でも硬化が可能な半導体素子接着用導電性樹脂ペーストを求められている。
【０００３】
インライン方式では従来のバッチ方式に比べ硬化時間の制約があり、例えば硬化時間が従来のバッチ方式では１５０〜２００℃で６０〜１２０分であったが、インライン方式では１５０〜２００℃で１５〜１２０秒でなければならない。
これらの硬化条件の相違はエポキシ樹脂を用いた半導体素子接着用樹脂ペーストに用いる硬化剤の反応性に起因する。主に短時間で硬化するインライン硬化用の半導体素子接着用導電性樹脂ペーストの場合、オーブン硬化時の接着強度や導電性等の性能がインライン硬化時に比べ非常に劣る。逆にオーブン硬化用の半導体素子接着用導電性樹脂ペーストでは、インライン方式の制約される硬化時間内では硬化が終了しない。
そのためオーブン硬化とインライン硬化の併用は非常に困難な問題であった。更に、インライン硬化の場合、温度が急激に上昇するため、樹脂ペースト内に気泡が発生し、半導体素子の傾きや接着強度の低下といった問題が発生した。
又、硬化性を速くするための弊害として、常温でも反応が進行し易く、可使時間（ポットライフ）が短くなるといった問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はインライン方式、バッチ方式硬化どちらでも硬化が可能で充分な硬化性、接着強度を有し、硬化時に気泡の発生が少なく、ポットライフの長い半導体素子接着用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）エポキシ樹脂、（Ｃ）少なくとも１分子に２つ以上の水酸基を持つフェノール類、（Ｄ）下式（１）に表される有機リン化合物塩、（Ｅ）有機溶剤を必須成分として、該成分中に銀粉（Ａ）が５０〜８５重量％、エポキシ樹脂（Ｂ）が５〜２５重量％、１分子内に少なくとも２つ以上の水酸基を持ったフェノール類（Ｃ）が１．０〜１５重量％、有機リン化合物塩（Ｄ）０．０３〜１０重量％、有機溶剤（Ｅ）が１．０〜２０重量％含まれており、有機溶剤が下記式（２）で示され、且つ沸点が１２５〜２５０℃であることを特徴とする半導体素子接着用導電性樹脂ペーストに関するものである。
【０００６】
【化１】
0003575934.tif 000002
【０００７】
（Ｒ1:炭素数１〜１０のアルキル基、アルコシキ基及びフェニル基、クレジル基、ナフチル基等のアリル基であり、同一でも異なっても良い。
Ｒ2:安息香酸、ナフトエ酸等の芳香族カルボン酸塩、炭素数１〜１０の脂肪族カルボン酸塩、フェノール、ナフトール及びその誘導体のフェノール塩、スルフォン酸塩、スルフィン酸塩。
ｍは１〜３の整数）
【０００８】
【化２】
0003575934.tif 000003
【０００９】
ここで用いる有機リン化合物塩は強塩基であり、本発明で用いるエポキシ樹脂とフェノール類のような活性水素をもった化合物の求核的な付加反応の触媒となる。またここで有機リン化合物塩としたのは有機リン化合物が塩ではないと塩基性が更に強くなりエポキシ樹脂とフェノール類の反応が非常に短い時間で反応してしまうため、ポットライフが非常に短くなり、本発明の様な半導体素子接着用樹脂ペーストの塗布作業性が著しく低下するためである。本発明で用いる有機リン化合物塩としては芳香族、脂肪族のカルボン酸、フェノール類、スルフォン酸、スルフィン酸等の有機酸塩、がある。
【００１０】
本発明に用いる有機溶剤としては分子内に−Ｏ−と−ＣＯＯ−を有し、沸点が１２５〜２５０℃の化合物であり、例えばエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート等があり、単独及び併用することが可能である。
分子内に−Ｏ−や−ＣＯＯ−の置換基を有することにより、エポキシ基と有機リン化合物塩の反応を抑制しポットライフを延長する効果がある。
硬化時には、硬化温度と同等か若干高い沸点を有するので、溶剤の揮発が緩やかに行われるため、樹脂ペースト内に気泡が発生しにくく、溶剤の揮発に伴い上記反応抑制と希釈効果がなくなるため、硬化が速やかに終了する。
分子内に−Ｏ−や−ＣＯＯ−の置換基が無い場合は、エポキシ基と有機リン化合物塩の反応抑制効果が無いため、ポットライフが低下するため好ましくない。又、有機溶剤の沸点が１２５℃より低いと、インライン硬化時に急激に揮発するため、樹脂ペースト内に気泡が発生し、半導体素子の傾きや導電性の低下、接着強度が低下するといった問題が発生し好ましくない。又、沸点が２５０℃より高い場合は、インライン硬化時に溶剤が完全に揮発せず、硬化が不十分となり接着強度が低下するため好ましくない。
【００１１】
本発明において硬化剤として用いるフェノール類は、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＰ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＺ、ジメチルビスフェノールＡ、ジメチルビスフェノールＦ、テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＦ、ビフェノール、テトラメチルビフェノール、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシベンゾフェノン、ｏ−ヒドロキシフェノール、ｍ−ヒドロキシフェノール、ｐ−ヒドロキシフェノール、、フェノールノボラックやオルソクレゾールノボラック等のポリフェノール類、トリヒドロキシフェニルメタンやトリヒドロキシフェニルメタン等のトリスフェノール類、等が挙げられる。またこれらは単独でも混合して用いても良い。
本発明において用いる銀粉は５０μｍ以下のものが望ましい。５０μｍを越えるとペースト塗布時にニードル詰まりが起こりやすい。銀粉に含まれるナトリウム、塩素等のイオン性不純物は使用される分野が半導体関連であり、ＬＳＩ等の信頼性からもなるべく少ないことが望ましく、たとえばプレシャークッカーで１２５℃、２０時間抽出で２０ｐｐｍ以下であることが望ましい。また形状もフレーク状、球状等があり、いずれも単独及び併用することが可能である。
【００１２】
本発明に用いるエポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えばビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ，フェノールノボラックとエピクロルヒドリンとの反応で得られるポリグリシジルエーテル、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、アリサイクリックジエポキシ−アジペイドの様な脂環式エポキシ、更に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フェニ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、クレグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエンジエポキシドの様な通常エポキシ樹脂の希釈剤として用いられるものがあり、単独及び併用することが可能である。
更に本発明の樹脂組成物には必要に応じて有機リン化合物塩以外の硬化促進剤、顔料、消泡剤、カップリング剤、液状ゴムやシリコーンオイル等の低応力化剤などの添加剤を用いることができる。本発明の製造方法は例えば各成分を予備混練した後、三本ロールを用いて混練し、ペーストを得て真空下脱泡することなどがある。
【００１３】
【実施例】
以下に本発明を実施例で具体的に説明する。
実施例１〜２
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エーテル（エポキシ当量１８０で常温で液状、以下エポキシ樹脂）、硬化剤としてフェノールノボラック（水酸基当量１１０）、ビスフェノールＦ（水酸基当量１００）、硬化促進剤としてテトラフェニルフォスフィン−ナフチルカルボキシレート（以下ＴＰＰ−Ｎ）、ジ（テトラブチルフォスフィン）−フタル酸（ＴＢＰ−Ｐ）、有機溶剤としてエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（沸点１５６℃、以下ＥＣＳＡ）、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（沸点１９２℃、以下ＢＣＳＡ）、カルビトールアセテート（沸点２１７℃、以下ＥＣＴＡ）更に最大粒径５０μｍ以下の銀粉及びシリカを表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３０分脱泡後、以下に示す方法により各種性能を評価した。評価結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
0003575934.tif 000004
【００１５】
粘度：Ｅ型粘度計（３°コーン）を用い、２５℃、２．５ｒｐｍでの測定値。また２５℃の恒温槽にて３日間放置後の測定値を３日後の粘度とした。
体積抵抗率：スライドガラス上にペーストを幅４ｍｍ、厚み３０μｍに塗布し、２００℃熱盤上にて６０秒間、または１８０℃オーブン中で６０分間硬化した後の硬化物の体積抵抗率を測定した。
３５０℃熱時接着強度：２ｍｍ角のシリコンチップをペーストを用いて銅フレームにマウントし２００℃熱盤上にて６０秒間、または１８０℃オーブン中で６０分間硬化した。硬化後、プッシュプルゲージを用い３５０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。
硬化後の気泡：８ｍｍ角のシリコンチップをペーストを用いて銅フレームにマウントし２００℃熱盤上にて６０秒間、または１８０℃オーブン中で６０分間
硬化した。硬化後、軟Ｘ線透過装置を用いて気泡を観察した。
【００１６】
比較例１〜１０
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。  比較例１では銀粉を９０重量％添加したところ粘度が非常に高くなり、塗布作業時にペーストの糸引きが発生し塗布作業性が著しく低下した。比較例２では銀粉を４５重量％しか添加しないため体積抵抗率が高くなり、導電性が充分ではない。。比較例３ではフェノールノボラックを２０重量％添加したところ粘度が非常に高くなったことと、エポキシ樹脂との当量比がずれてフェノールノボラックが過剰になり体積抵抗率が高く、熱時接着強度が著しく低下した。実施例４では逆にフェノールノボラックを０．５重量％しか添加しないため、硬化が充分ではないため体積抵抗率が高く、熱時接着強度も著しく低下した。比較例５では有機リン化合物塩を０．０１重量％しか添加しなかったため、硬化が遅く熱板での硬化が不十分となり、熱板での体積抵抗率と熱時接着強度のみが悪化した。比較例６では硬化促進剤有機リン化合物塩のかわりにイミダゾールを用いた場合、熱板硬化での接着強度、体積抵抗率は充分であるがオーブン硬化時の接着強度、体積抵抗率が充分ではない。又、保存性に問題があった。比較例７、８では有機溶剤に分子内に−ＣＯＯ−を有しないエチルセロソルブ（沸点１３６℃）やブチルセロソルブ（沸点１７０℃）を使用すると保存性が低下した。比較例９ではＢＣＳＡが２０重量％を越えた場合、硬化後に気泡が発生した。比較例１０ではＢＣＳＡを０．５重量％しか添加しなかった場合、保存性が低下し、硬化時気泡が発生し、体積抵抗率が高くなった。
【００１７】
【表２】
0003575934.tif 000005
【００１８】
【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、またナトリウム、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。特にバッチ、インライン方式と硬化方式を問わず、硬化性に優れ、硬化時の気泡発生の少ない高信頼性の半導体素子接着用の樹脂ペーストである。