(57)【要約】【課題】作業性に優れ、かつ熱伝導性に優れるダイボンディングペーストを提供すること。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）銀粉を必須成分として含有するダイボンディングペーストであって、前記（Ｃ）銀粉の比表面積（ＳＡ）が０．５７ｍ２／ｇ以下、かつタップ密度（ＴＤ）が４．０〜７．０ｇ／ｃｍ３であり、その含有量が前記（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）銀粉の総重量に対して７５重量％以上であるもの。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）銀粉を必須成分として含有するダイボンディングペーストであって、
前記（Ｃ）銀粉の比表面積（ＳＡ）が０．５７ｍ２／ｇ以下、かつタップ密度（ＴＤ）が４．０〜７．０ｇ／ｃｍ３であることを特長とするダイボンディングペースト。
【請求項２】
前記（Ｃ）銀粉の含有量が、前記（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）銀粉の総重量に対して７５重量％以上であることを特徴とする請求項１記載のダイボンディングペースト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップのような素子をリードフレームに接着させるために使用されるダイボンディングペーストに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置は、半導体チップのような素子をダイボンディング材によりリードフレームに接着して製造している。半導体チップ等の半導体素子は、高集積化および微細化に伴い小型化され、単位面積あたりの発熱量が増加する傾向にある。そのため、半導体素子が搭載された半導体装置においては、半導体素子から発生した熱を外部に効率的に放散する必要があり、ダイボンディング材の熱伝導性の向上が課題となっている。
【０００３】
半導体装置の組立における半導体素子とリードフレームとの接合、いわゆるダイボンディングにおいて用いられる方式は、金−シリコン共晶に始まり、半田、樹脂ペーストと推移してきている。
【０００４】
半田は導電性や接着性に優れ、価格も安価である。しかしながら、半田が飛散して電極等に付着して腐食断線の原因となったり、半田を溶融させるために高い温度をかける必要があり、作業性の面で課題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の接着方法として、上記したような半田による接着方法に代わり、樹脂ペースト（銀ペースト）を用いた接着方法が主流になりつつある。ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置においてはその半導体素子の面積が大きいことから、半田に比べてより低応力性が高い樹脂ペーストが有利だからである。
【０００６】
樹脂ペーストは、例えばエポキシ樹脂中にフレーク状の銀粉が分散されたものである。銀粉の形状をフレーク状とすることにより、良好なチクソ性が得られる。しかしながら、樹脂ペーストは樹脂と銀粉とからなる組成物であるため、上記したような半田に比べて熱伝導性は低くなる。また、熱伝導性を向上させるために多くの銀粉を添加すると、粘度が高くなり塗布作業性が低下することとなる。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、特定の特性を有する銀粉を用いることにより、作業性に優れ、かつ熱伝導性にも優れるダイボンディングペーストを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイボンディングペーストは、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）銀粉を必須成分として含有するダイボンディングペーストであって、前記（Ｃ）銀粉の比表面積（ＳＡ）が０．５７ｍ２／ｇ以下、かつタップ密度（ＴＤ）が４．０〜７．０ｇ／ｃｍ３であることを特長とする。
【０００９】
前記（Ｃ）銀粉の含有量は、前記（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）銀粉の総重量に対して７５重量％以上であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のダイボンディングペーストは、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）銀粉を必須成分として含有し、前記（Ｃ）銀粉の比表面積（ＳＡ）が０．５７ｍ２／ｇ以下、かつタップ密度（ＴＤ）が４．０〜７．０ｇ／ｃｍ３であることを特長とするものである。
【００１１】
本発明では、上記したような特定の特性を有する銀粉を使用することにより、ダイボンディングペーストの熱伝導性を向上させ、半導体素子から発生した熱をダイボンディングペーストを通してパッケージ外部に効率的に放散し、半導体素子自体の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００１２】
本発明に用いられる（Ａ）エポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する樹脂であれば、いかなるものでも使用することができる。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、特殊多官能型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等が挙げられ、これらの樹脂は単独でまたは２種以上混合して使用することができる。また、市販のエポキシ樹脂に使用されている反応性希釈剤や可塑剤を併用することもできる。
【００１３】
本発明では（Ａ）エポキシ樹脂とともに他の樹脂を併用してもよい。他の樹脂としては、例えばポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、キシレン樹脂等が挙げられ、これらは（Ａ）エポキシ樹脂１００重量部に対して３〜３０重量部の範囲で添加することが好ましい。
【００１４】
本発明に用いられる（Ｂ）硬化剤は特に限定されるものではなく、（Ａ）エポキシ樹脂と反応し硬化可能なものであればいかなるものでも使用できる。例えば脂肪族アミン、芳香族アミン、酸無水物、フェノール樹脂、イミダゾール、ジシアンジアミド、イソシアネート、カチオン系硬化剤等が挙げられる。これらの硬化剤は、（Ａ）エポキシ樹脂１００重量部に対して、０．５〜１０重量部の範囲で配合することが好ましい。
【００１５】
本発明に用いられる（Ｃ）銀粉は、比表面積（ＳＡ）が０．５７ｍ２／ｇ以下、かつタップ密度（ＴＤ）が４．０〜７．０ｇ／ｃｍ３の特性を有する銀粉である。比表面積が０．５７ｍ２／ｇを超えると銀粉の充填化率が低くなり、ダイボンディングペーストの熱伝導性の向上が期待できなくなる。さらにダイボンディングペーストの粘度が高くなることによりダイボンディングペースト拡がり性の面でも不具合が発生する。比表面積は小さい方が好ましく、例えば０．３０ｍ２／ｇ程度とすればより好ましい。
【００１６】
タップ密度が４．０ｇ／ｃｍ３未満ではダイボンディングペースト硬化物の熱伝導性が低くなり、７．０ｇ／ｃｍ３を超えるとダイボンディングペーストのチクソ性が低下し、ダイボンディングペーストのディスペンス時に糸引きが発生する。本発明では（Ｃ）銀粉のタップ密度が４．０〜７．０ｇ／ｃｍ３であれば十分な効果を得られるが、このような範囲の中でもさらにタップ密度の大きいもの、すなわち７．０ｇ／ｃｍ３に近いものの方がより特性の向上が可能となるため好ましい。
【００１７】
（Ｃ）銀粉の粒径は特に限定されるものではなく、上記したような比表面積およびタップ密度を満たすものであれば様々な粒径の銀粉を用いることができる。（Ｃ）銀粉の比表面積およびタップ密度を上記したような範囲とするには、例えば銀粉の形状を制御することにより行うことができる。例えば、（Ｃ）銀粉の形状を球状と鱗片状との中間程度の形状（扁平率）とすることにより、上記したような比表面積およびタップ密度を実現することが可能となる。
【００１８】
（Ｃ）銀粉の含有量については特に限定されるものではないが、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）銀粉の総重量に対して７５重量％以上とすることが好ましい。また、（Ｃ）銀粉の含有量は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）銀粉の総重量に対して、９５重量％以下とすることが好ましい。銀粉の含有量が７５重量％未満では銀粉の充填化率が低くなり、ダイボンディングペーストの熱伝導性の向上が期待できなくなる。一方、銀粉の含有量が９５重量％を超えると、ダイボンディングペーストがペースト状とならなくなるため好ましくない。
【００１９】
本発明では（Ｃ）銀粉とともに他の導電粉を併用してもよい。他の導電粉としては、例えばニッケル粉、金粉、銅粉等が挙げられる。他の導電粉の含有割合は、（Ｃ）銀粉：他の導電粉＝９８：２〜８０：２０であればより好ましい。
【００２０】
本発明では、上記したようなものの他、ダイボンディングペーストの粘度を調整するための溶剤、エポキシ基の開環重合に対する反応性を備えた希釈剤、消泡剤、カップリング剤およびその他各種の添加剤等を必要に応じて配合することができる。
【００２１】
溶剤としては、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジアセトンアルコール等を挙げることができ、これらは単独もしくは２種以上混合して使用することができる。
【００２２】
希釈剤としてはｎ−ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、スチレンオキサイド、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル等を挙げることができ、これらは単独もしくは２種以上混合して使用することができる。
【００２３】
カップリング剤としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランやγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを挙げることができる。
【００２４】
本発明のダイボンディングペーストは、上記（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）銀粉を必須成分とし、必要に応じて上記したような溶剤、添加剤等を加えて十分混合した後、さらに、ディスパース、ニーダー、または３本ロールミル等により混練処理を行い、その後脱泡することにより容易に作製することができる。
【００２５】
こうして製造したダイボンディングペーストをシリンジに充填し、ディスペンサを用いて基板上に吐出し、その硬化により半導体素子を接合することができる。さらにワイヤボンディングを行い、樹脂封止材で封止することにより、樹脂封止型の半導体装置を製造することができる。なお、ダイボンディングペーストを硬化するにあたっては、通常１００℃〜２００℃で１時間から２時間の加熱を行うことが好ましい。
【００２６】
【実施例】
以下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によって限定されるものではない。
【００２７】
（実施例１）
▲１▼ビスフェノールＦグリシジルエーテル（油化シェルエポキシ社製：ＹＬ９８３Ｕ）：１００重量部
▲２▼イミダゾール（四国化成工業株式会社製：２ＰＨＺ）：３重量部
▲３▼ジシアンジアミド：５重量部
▲４▼銀粉（フェロージャパン製：ＳＦ８０、平均粒径５μｍ）：５３０重量部
▲５▼希釈剤（フェニルグリシジルエーテル）：３０重量部
上記▲１▼〜▲５▼を十分に混合し、さらに３本ロールで混練してダイボンディングペーストを得た。
【００２８】
（実施例２）
▲１▼ビスフェノールＦグリシジルエーテル（油化シェルエポキシ社製：ＹＬ９８３Ｕ）：１００重量部
▲２▼イミダゾール（四国化成工業株式会社製：２ＰＨＺ）：３重量部
▲３▼ジシアンジアミド：５重量部
▲４▼銀粉（福田金属（株）製：Ａｇｃ２３７）：５３０重量部
▲５▼溶剤（ブチルセロソルブアセテート）：１７重量部
上記▲１▼〜▲５▼を十分に混合し、さらに３本ロールで混練してダイボンディングペーストを得た。
【００２９】
（実施例３）
▲１▼ビスフェノールＦグリシジルエーテル（油化シェルエポキシ社製：ＹＬ９８３Ｕ）：６０重量部
▲２▼脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業製：セロキサイド２０２１）：４０重量部
▲３▼カチオン系硬化促進剤（三新化学工業製：ＳＩ−８０Ｌ）：２重量部
▲４▼銀粉（フェロージャパン製：ＳＦ８０）：５３０重量部
▲５▼希釈剤（フェニルグリシジルエーテル）：５重量部
上記▲１▼〜▲５▼を十分に混合し、さらに３本ロールで混練してダイボンディングペーストを得た。
【００３０】
また、エポキシ樹脂をベースとした従来のダイボンディングペーストの代表として、以下の２種類のダイボンディングペーストを準備した。
【００３１】
（比較例１）
▲１▼ビスフェノールＦグリシジルエーテル（油化シェルエポキシ社製：ＹＬ９８３Ｕ）：１００重量部
▲２▼イミダゾール（四国化成工業株式会社製：２ＰＨＺ）：４重量部
▲３▼ジシアンジアミド：４重量部
▲４▼銀粉末（福田金属（株）製：Ａｇｃ１４２）：４５０重量部
▲５▼希釈剤（フェニルグリシジルエーテル）：３０重量部
上記▲１▼〜▲５▼を十分に混合し、さらに３本ロールで混練してダイボンディングペーストを得た。
【００３２】
（比較例２）
▲１▼ビスフェノールＦグリシジルエーテル（油化シェルエポキシ社製：ＹＬ９８３Ｕ）：６０重量部
▲２▼脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業製：セロキサイド２０２１）：４０重量部
▲３▼カチオン系硬化促進剤（三新化学工業製：ＳＩ−８０Ｌ）：２重量部
▲４▼銀粉（フェロージャパン製：ＳＦ１５）：４５０重量部
▲５▼希釈剤（フェニルグリシジルエーテル）：５重量部
上記▲１▼〜▲５▼を十分に混合し、さらに３本ロールで混練してダイボンディングペーストを得た。
【００３３】
次いで、実施例１〜３および比較例１、２で得られたダイボンディングペーストを用いて半導体チップと基板とを接着硬化させ、チップ接着強度を測定した。評価は以下の条件で行った。
【００３４】
評価方法
▲１▼粘度：Ｅ型粘度計（３°コーン、０．５ｒｐｍ．）
▲２▼接着強度：
測定温度　２４０℃、測定方法　ダイシェア強度
チップ　４ｍｍ□、基板　Ｃｕ／Ａｇメッキリードフレーム
▲３▼作業性：ディスペンス糸引き性およびペースト拡がり性を確認
▲４▼熱伝導率：レーザーフラッシュ法
【００３５】
銀粉特性測定方法
▲１▼比表面積（ＳＡ）
Ｂ．Ｅ．Ｔ．Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ　Ｍｏｎｏｓｏｒｂにて測定
粉末の単位質量当たりの表面積（単位はｍ２／ｇ）
▲２▼タップ密度（ＴＤ）
Ｔａｐ−Ｐａｋ　Ｖｏｌｕｍｍｅｔｅｒにて測定
振動させた容器内の粉末の単位体積当たりの質量（単位はｇ／ｃｍ３）
【００３６】
【表１】
2004063374.tif 000002
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のダイボンディングペーストは、熱伝導性を従来のものに対して２倍以上高くすることができる。また本発明のダイボンディングペーストは、銀粉を高充填させた場合であっても低粘度を維持することができ、作業性（糸引き性、拡がり性）についても従来のものと比べて良好である。さらに、本発明のダイボンディングペーストは、接着強度についても従来ものと同程度の接着強度を維持することができ、工業上大変有益なものである。