(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、接着性および耐侯性に優れた金属含有ペーストおよびそれを用いた半導体装置を提供することにある。【解決手段】  本発明の金属含有ペーストは、有機樹脂と、アルミニウムを主成分とする第１の金属粉末と、前記アルミニウムと異なる金属を主成分とする第２の金属粉末とを含む半固形状の組成物で構成される金属含有ペーストであって、前記第１の金属粉末と、第２の金属粉末とを体積比で５：９５〜４０：６０で用いることを特徴とするものである。また、本発明の半導体装置は、上記に記載の金属含有ペーストを介して、半導体部材と、基板とが接合されていることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機樹脂と、アルミニウムを主成分とする第１の金属粉末と、前記アルミニウムと異なる金属を主成分とする第２の金属粉末とを含む半固形状の組成物で構成される金属含有ペーストであって、
前記第１の金属粉末と、第２の金属粉末とを体積比で５：９５〜４０：６０で用いることを特徴とする金属含有ペースト。
【請求項２】
前記第１の金属粉末の含有量は、前記半固形状の組成物全体の１〜３０体積％である請求項１に記載の金属含有ペースト。
【請求項３】
前記第２の金属粉末を構成する金属は、主として銀を含むものである請求項１または２に記載の金属含有ペースト。
【請求項４】
前記第１の金属粉末および前記第２の金属粉末の含有量は、前記半固形状の組成物全体の２０〜７０体積％である請求項１ないし３のいずれかに記載の金属含有ペースト。
【請求項５】
前記第１の金属粉末の平均粒子径は、前記第２の金属粉末の平均粒子径よりも大きいものである請求項１ないし４のいずれかに記載の金属含有ペースト。
【請求項６】
前記第１の金属粉末は、主として板状の金属粉末を含むものである請求項１ないし５のいずれかに記載の金属含有ペースト。
【請求項７】
前記有機樹脂は、エポキシ樹脂を含むものである請求項１ないし６のいずれかに記載の金属含有ペースト。
【請求項８】
前記エポキシ樹脂は、芳香族環を有しないものである請求項７に記載の金属含有ペースト。
【請求項９】
前記有機樹脂は、ラジカル重合性材料を含むものである請求項１ないし８のいずれかに記載の金属含有ペースト。
【請求項１０】
２８０ｎｍにおける紫外線反射率[Ａ]は、５０％以上である請求項１ないし９のいずれかに記載の金属含有ペースト。
【請求項１１】
２８０ｎｍの紫外線を２５０時間照射後の紫外線反射率[Ｂ]は、前記紫外線反射率[Ａ]の８０％以上である請求項１０に記載の金属含有ペースト。
【請求項１２】
半導体部材を接合するために用いるものである請求項１ないし１１のいずれかに記載の金属含有ペースト。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の金属含有ペーストを介して、半導体部材と、支持部材とが接合されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
前記半導体部材は、ＬＥＤチップである請求項１３に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属含有ペーストおよび半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体装置を製造するために、半導体素子、発光ダイオード等を金属リードフレームや基板に接着する導電性接着剤が多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような導電性接着剤は、一般に導電性粉末と熱硬化性樹脂とを混合してペースト状にしたものであり、樹脂ペーストと呼ばれている。この樹脂ペーストには、接着性に加え、耐熱性、耐湿性等が要求されている。
【０００３】
上述の半導体素子等を樹脂ペーストで接着するには、金属リードフレームや基板上に樹脂ペーストを供給し、この樹脂ペーストの上に半導体素子等を押し付けて乗せ、その後加熱炉等で加熱硬化することによって行われている。半導体素子等が付けられたリードフレームや基板は更にワイヤーボンデイングを施し、樹脂モールドされて半導体装置が完成する。
【０００４】
近年の電子機器の軽量化、薄型化、小型化等に伴い、これら半導体装置は屋外に設置されて使用されることが多くなり、これに伴い半導体装置に使用される樹脂ペーストにも上記の要求特性に加え、耐候性が強く求められるようになっている。
しかし、十分な耐侯性と接着性とを両立する樹脂ペーストは得られていなかった。
【０００５】
さらに発光波長３８０〜５００ｎｍ付近の光半導体素子（青白色ＬＥＤ）が開発されたことにより、そのアッセンブリ工程および光半導体素子の周辺で使用される有機材料には、従来以上に耐紫外線性が強く要求されるようになった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、接着性および耐侯性に優れた金属含有ペーストおよびそれを用いた半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記（１）〜（１４）に記載の本発明により達成される。
（１）有機樹脂と、アルミニウムを主成分とする第１の金属粉末と、前記アルミニウムと異なる金属を主成分とする第２の金属粉末とを含む半固形状の組成物で構成される金属含有ペーストであって、前記第１の金属粉末と、第２の金属粉末とを体積比で５：９５〜４０：６０で用いることを特徴とする金属含有ペースト。
（２）前記第１の金属粉末の含有量は、前記半固形状の組成物全体の１〜３０体積％である上記（１）に記載の金属含有ペースト。
（３）前記第２の金属粉末を構成する金属は、主として銀を含むものである上記（１）または（２）に記載の金属含有ペースト。
（４）前記第１の金属粉末および前記第２の金属粉末の含有量は、前記半固形状の組成物全体の２０〜７０体積％である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の金属含有ペースト。
（５）前記第１の金属粉末の平均粒子径は、前記第２の金属粉末の平均粒子径よりも大きいものである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の金属含有ペースト。
（６）前記第１の金属粉末は、主として板状の金属粉末を含むものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の金属含有ペースト。
（７）前記有機樹脂は、エポキシ樹脂を含むものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の金属含有ペースト。
（８）前記エポキシ樹脂は、芳香族環を有しないものである上記（７）に記載の金属含有ペースト。
（９）前記有機樹脂は、ラジカル重合性材料を含むものである上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の金属含有ペースト。
（１０）２８０ｎｍにおける紫外線反射率[Ａ]は、５０％以上である上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の金属含有ペースト。
（１１）２８０ｎｍの紫外線を２５０時間照射後の紫外線反射率[Ｂ]は、前記紫外線反射率[Ａ]の８０％以上である上記（１０）に記載の金属含有ペースト。
（１２）半導体部材を接合するために用いるものである上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の金属含有ペースト。
（１３）上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の金属含有ペーストを介して、半導体部材と、支持部材とが接合されていることを特徴とする半導体装置。
（１４）前記半導体部材は、ＬＥＤチップである上記（１３）に記載の半導体装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、接着性および耐侯性に優れた金属含有ペーストおよびそれを用いた半導体装置を得ることができる。
また、第１の金属粉末を特定の含有量とする場合、導電性および耐侯性の両方に優れる。
また、有機樹脂として芳香族環を有しないエポキシ樹脂を用いた場合、とくに２５０時間紫外線照射後の反射率を向上することができ、それによって金属含有ペーストの紫外線による劣化が少ないことが示される。
また、ＬＥＤチップに本発明の金属含有ペーストを用いた場合、特に耐侯性の低下を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の金属含有ペーストおよび半導体装置について説明する。
本発明の金属含有ペーストは、有機樹脂と、アルミニウムを主成分とする第１の金属粉末と、前記アルミニウムと異なる金属を主成分とする第２の金属粉末とを含む半固形状の組成物で構成される金属含有ペーストであって、前記第１の金属粉末と、第２の金属粉末とを体積比で５：９５〜４０：６０で用いることを特徴とするものである。
また、本発明の半導体装置は、上記に記載の金属含有ペーストを介して、半導体部材と、基板とが接合されていることを特徴とするものである。
【００１１】
まず、金属含有ペーストについて説明する。
前記有機樹脂は、金属含有ペーストのバインダーとしての作用および接着性を付与する作用を有するものである。また、前記第１の金属粉末は、紫外線領域の波長の反射率に優れ、金属含有ペーストの光反射性を向上する作用を有するものである。また、前記第２の金属粉末は、金属含有ペーストの導電性を向上する作用を有するものである。さらに、前記第１の金属粉末と、第２の金属粉末とを体積比で５：９５〜４０：６０で用いることにより、金属含有ペーストの接着性と耐候性（特に紫外線領域における耐候性）との両方に優れるものである。さらには、金属含有ペーストの熱放散性をも向上するものである。
【００１２】
以下、各成分について具体的に説明する。
１．有機樹脂
前記有機樹脂としては、接着性を有する有機樹脂であれば特に限定されず、例えば硬化性樹脂、ラジカル重合性樹脂が挙げられる。前記硬化性樹脂の具体例としては、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、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂等の臭素化型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアネートなどの複素環式エポキシ樹脂のほか、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等の芳香族環を有するエポキシ樹脂、ブタンジオールジ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等の脂肪族エポキシ樹脂、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジシクロペンタジエンジオキサイド、アリサイクリックジエポキシーアジペイト等の脂環式エポキシ樹脂、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、クレゾールノボラック等を水素添加した後にエピクロルヒドリンと反応、またはポリグリシジルエーテルを直接水素添加した水添型ポリグリシジルエーテル等の芳香族環を有しないエポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アセタール樹脂等が挙げられる。これらの中でもエポキシ樹脂が好ましく、特にその構造中に芳香族環を有しないエポキシ樹脂が好ましい。これにより、金属含有ペーストの耐侯性を特に向上することができる。これらの硬化性樹脂は、１種類あるいは複数種を併用することができる。
【００１３】
前記硬化性樹脂を有機樹脂として用いる場合、硬化剤を用いることが好ましい。前記硬化剤としては、例えばイミダゾール化合物、ジカルボン酸ジヒドラジド化合物、脂肪族アミン、アミンアダクト等の変性アミン、酸無水物、ポリアミド、ジシアンジアミド、メラミン誘導体、ケチミン化合物、ポリメルカプタン等が挙げられ、これらは１種類あるいは複数種を併用することができる。
【００１４】
また、前記ラジカル重合性樹脂の具体例としては、脂環式（メタ）アクリル酸エステル、脂肪族（メタ）アクリル酸エステル、１分子内に少なくとも１つのメタクリル基或いはアクリル基を有する化合物のモノマー、アクリル酸エステル重合体やウレタンアクリレート、（メタ）アクリル変性ポリブタジエン等のオリゴマー、不飽和ポリエステルジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂が挙げられる。これらの中でも紫外光の吸収の無い飽和脂肪鎖を有する構造を有するラジカル重合性樹脂が好ましい。これにより、吸収損失および紫外線劣化を防止することができる。これらのラジカル重合性樹脂は、１種類あるいは複数種を併用することができる。
【００１５】
前記ラジカル重合性樹脂を有機樹脂として用いる場合、ラジカル重合開始触媒を併用することが好ましい。
前記ラジカル重合開始触媒としては、例えばｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ジクミルパーオキサイド、１．１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート等が挙げられる。これらを単体で用いても、複数種を併用しても構わない。これらの中でも１．１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサンまたはｔ−ブチルパ−オキシネオデカノエートが好ましい。これにより、硬化性とポットライフの両立とペーストの光反射率を向上することができる。その理由は、芳香族環を構造に有しないためＵＶ光の吸収損失を防ぐことができるからである。
【００１６】
前記ラジカル重合開始触媒の分解開始温度は、特に限定されないが、４０〜１４０℃が好ましく、特に５０〜１３０℃が好ましい。分解開始温度が前記下限値未満であると金属含有ペーストの常温における保存性が低下する場合があり、前記上限値を超えると硬化時間が極端に長くなる場合がある。
前記分解開始温度は、例えば急速加熱試験（試料１ｇを電熱板上で４℃／分の昇温速度で加熱した時の分解開始温度）で評価することができる。
【００１７】
前記有機樹脂は、特に限定されないが、常温で液状のものが好ましい。これにより、配合する際の作業性を向上することができる。また、金属含有ペーストの粘度を好適にできる。
なお、液状とは常温で流動性を示すものをいう。具体的には、ペーストの粘度１０〜５０[Ｐａ・ｓ]が好ましく、特に１５〜４０[Ｐａ・ｓ]が好ましい。前記粘度は、例えば常温でＥ型粘度計を用いて測定することができる。
【００１８】
前記有機樹脂のイオン性不純物の含有量は、特に限定されないが、８００ｐｐｍ以下が好ましく、特に６００ｐｐｍ以下が好ましい。イオン性不純物の含有量が前記範囲を超えると半導体の導通不良を生ずる場合がある。
【００１９】
前記有機樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記半固形状の組成物全体の３０〜８０体積％が好ましく、特に５０〜７５体積％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると光の反射性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると粘度が高くなり、作業性が低下する場合がある。
【００２０】
２．アルミニウムを主成分とする第１の金属粉末
前記第１の金属粉末としては、例えば金属アルミニウム単体、酸化アルミニウム、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｃｕ系等のアルミニウム合金等が挙げられる。これらの中でも金属アルミニウム単体が好ましい。これにより、紫外線反射性を特に向上することができる。
【００２１】
前記第１の金属粉末の形状としては、例えば球状体、フレーク状、鱗片状、薄板状等の板状体、針状体、繊維状体、樹脂枝状体等が挙げられる。これらの中でも板状の第１の金属粉末が好ましい。これにより、光の反射性を向上することができる。
【００２２】
前記第１の金属粉末の平均粒子径は、特に限定されないが、前記第２の金属粉末の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。これにより、特に紫外光の反射性を向上することができる。
前記第１の金属粉末の平均粒子径は、具体的には３〜３０μｍが好ましく、特に５〜２０μｍが好ましい。平均粒子径が前記下限値未満であると耐候性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると金属含有ペーストを充填する際の作業性が低下する場合がある。
【００２３】
前記第１の金属粉末のイオン性不純物含有量は、特に限定されないが、１０ｐｐｍ以下であることが好ましく、特に８ｐｐｍ以下であることが好ましい。イオン性不純物の含有量が前記範囲を超えると半導体の導通不良を生ずる場合がある。前記イオン性不純物としては、例えばハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等が挙げられる。
【００２４】
前記第１の金属粉末の含有量は、特に限定されないが、前記半固形状の組成物全体の１〜３０体積％が好ましく、特に２〜１２体積％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると耐候性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると導電性が低下する場合がある。
【００２５】
前記第１の金属粉末は、特に限定されないが、その表面が表面処理されていることが好ましい。これにより、長期信頼性を向上することができる。すなわち、前記第１の金属粉末の表面が酸化されることにより、耐紫外線反射性が低下するのを防止することができる。
具体的には、前記第１の金属粉末を表面処理する材料としては、ステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸、オクチル酸等の飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸等の脂肪酸が挙げられる。
前記脂肪酸の炭素数は、特に限定されないが、８〜２５が好ましく、特に１０〜２０が好ましい。炭素数が前記範囲内であると、第１の金属粉末同士の凝集を防止できると共に、金属含有ペーストの長期信頼性を特に向上することができる。
【００２６】
３．前記アルミニウムと異なる金属を主成分とする第２の金属粉末
前記第２の金属粉末を構成する金属としては、金、銀、銅、ニッケル、鉄、ステンレス等の導電性の粉末が挙げられる。これらの中でも銀が好ましい。これにより、導電性と紫外光の反射性とを両立することができる。
【００２７】
前記第２の金属粉末の形状としては、例えば球状体、フレーク状、鱗片状、薄板状等の板状体、針状体、繊維状体、樹脂枝状体等が挙げられる。これらの中でも板状の第２の金属粉末が好ましい。これにより、導電性を向上することができる。
【００２８】
前記第１の金属粉末の形状と、前記第２の金属粉末の形状とは、異なるものでも良いが、同じ形状であることが好ましい。これにより、作業性を向上することができる。
【００２９】
前記第２の金属粉末の平均粒子径は、特に限定されないが、０．０５〜５０μｍが好ましく、特に０．１〜３０μｍが好ましい。平均粒子径が前記下限値未満であると金属含有ペーストの粘度が高くなり半導体素子へ供給するのが困難となる場合があり、前記上限値を超えると金属含有ペーストを塗布する際にブリードが発生する場合がある。
また、前記第２の金属粉末の最大粒子径は、５０μｍ以下が好ましく、特に２０μｍ以下が好ましい。最大粒子径が前記範囲内であると、ディスペンサーで金属含有ペーストを塗布する際の作業性に特に優れる。
【００３０】
前記第２の金属粉末のイオン性不純物の含有量は、特に限定されないが、１０ｐｐｍ以下であることが好ましく、特に８ｐｐｍ以下であることが好ましい。イオン性不純物の含有量が前記範囲を超えると半導体の導通不良を生じる場合がある。前記イオン性不純物としては、例えばハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等が挙げられる。
【００３１】
前記第２の金属粉末の含有量は、特に限定されないが、前記半固形状の組成物全体の１０〜７０体積％が好ましく、特に１４〜６５体積％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると耐候性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると導電性が低下する場合がある。
【００３２】
前述したように本発明では、前記第１の金属粉末と、第２の金属粉末とを体積比で５：９５〜４０：６０で用いることを特徴とする。これにより、金属含有ペーストの接着性と耐候性（特に紫外線領域における耐候性）との両方に優れる。前記第１の金属粉末と、第２の金属粉末との体積比は、８：９２〜３５：６５が好ましく、特に１０：９０〜３０：７０が好ましい。重量比が前記範囲内であると、特に導電性と紫外光反射性に優れる。
【００３３】
また、前記第１の金属粉末および第２の金属粉末の含有量は、特に限定されないが、前記半固形状の組成物全体の２０〜７０体積％が好ましく、特に２５〜５０体積％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると光反射性と導電性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると金属含有ペーストの作業性が低下する場合がある。
【００３４】
また、本発明は有機樹脂と、２８０ｎｍの紫外線の反射率６０％以上の第３の金属粉末と、抵抗率２．０×１０−８（Ω・ｍ）以下の第４の金属粉末とを含む半固形状の組成物で構成される金属含有ペーストであって、前記第３の金属粉末と、第４の金属粉末とを体積比で５：９５〜４０：６０で用いることもできる。
前記抵抗率は、温度２０℃でのものである。
【００３５】
前記第３の金属粉末としては、例えば金属アルミニウム単体等のアルミニウムを主成分とする金属粉末、ロジウムを主成分とする金属粉末等が挙げられる。これらの中でもアルミニウムを主成分とする金属粉末が好ましい。これにより、特に紫外線の反射性を向上することができ、それによって金属含有ペーストの耐侯性を向上することができる。
【００３６】
前記第３の金属粉末の形状としては、例えば球状体、フレーク状、鱗片状、薄板状等の板状体、針状体、繊維状体、樹脂枝状体等が挙げられる。これらの中でも板状の第３の金属粉末が好ましい。これにより、光の反射性を向上することができる。
【００３７】
前記第３の金属粉末の平均粒子径は、特に限定されないが、前記第４の金属粉末の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。これにより、特に紫外光の反射性を向上することができる。
前記第３の金属粉末の平均粒子径は、具体的には３〜３０μｍが好ましく、特に５〜２０μｍが好ましい。平均粒子径が前記下限値未満であると耐候性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると金属含有ペーストを充填する際の作業性が低下する場合がある。
【００３８】
前記第３の金属粉末のイオン性不純物含有量は、特に限定されないが、１０ｐｐｍ以下であることが好ましく、特に８ｐｐｍ以下であることが好ましい。イオン性不純物の含有量が前記範囲を超えると半導体の導通不良を生ずる場合がある。前記イオン性不純物としては、例えばハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等が挙げられる。
【００３９】
前記第３の金属粉末の含有量は、特に限定されないが、前記半固形状の組成物全体の１〜３０体積％が好ましく、特に２〜１２体積％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると耐候性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると導電性が低下する場合がある。
【００４０】
前記第３の金属粉末は、特に限定されないが、その表面が表面処理されていることが好ましい。これにより、長期信頼性を向上することができる。すなわち、前記第３の金属粉末の表面が酸化されることにより、耐紫外線反射性が低下するのを防止することができる。
具体的には、前記第３の金属粉末を表面処理する材料としては、ステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸、オクチル酸等の飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸等の脂肪酸が挙げられる。
前記脂肪酸の炭素数は、特に限定されないが、８〜２５が好ましく、特に１０〜２０が好ましい。炭素数が前記範囲内であると、第１の金属粉末同士の凝集を防止できると共に、金属含有ペーストの長期信頼性を特に向上することができる。
【００４１】
前記第４の金属粉末としては、例えば銀を主成分とする金属粉末、銅を主成分とする金属粉末、金を主成分とする金属粉末等が挙げられる。これらの中でも銀を主成分とする金属粉末が好ましい。これにより、金属含有ペーストの導電性を向上することができる。
【００４２】
前記第４の金属粉末の形状としては、例えば球状体、フレーク状、鱗片状、薄板状等の板状体、針状体、繊維状体、樹脂枝状体等が挙げられる。これらの中でも板状の第４の金属粉末が好ましい。これにより、導電性を向上することができる。
【００４３】
前記第３の金属粉末の形状と、前記第４の金属粉末の形状とは、異なるものでも良いが、同じ形状であることが好ましい。これにより、作業性を向上することができる。
【００４４】
前記第４の金属粉末の平均粒子径は、特に限定されないが、０．０５〜５０μｍが好ましく、特に０．１〜３０μｍが好ましい。平均粒子径が前記下限値未満であると金属含有ペーストの粘度が高くなり半導体素子へ供給するのが困難となる場合があり、前記上限値を超えると金属含有ペーストを塗布する際にブリードが発生する場合がある。
また、前記第４の金属粉末の最大粒子径は、５０μｍ以下が好ましく、特に２０μｍ以下が好ましい。最大粒子径が前記範囲内であると、ディスペンサーで金属含有ペーストを塗布する際の作業性に特に優れる。
【００４５】
前記第４の金属粉末のイオン性不純物の含有量は、特に限定されないが、１０ｐｐｍ以下であることが好ましく、特に８ｐｐｍ以下であることが好ましい。イオン性不純物の含有量が前記範囲を超えると半導体の導通不良を生じる場合がある。前記イオン性不純物としては、例えばハロゲンイオン、アルカリ金属イオン等が挙げられる。
【００４６】
前記第４の金属粉末の含有量は、特に限定されないが、前記半固形状の組成物全体の１０〜７０体積％が好ましく、特に１４〜６５体積％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると耐候性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると導電性が低下する場合がある。
【００４７】
前記第３の金属粉末と、第４の金属粉末とを体積比で５：９５〜４０：６０で用いることが好ましく、特に８：９２〜３５：６５が好ましく、最も１０：９０〜３０：７０が好ましい。これにより、金属含有ペーストの接着性と耐候性（特に紫外線領域における耐候性）との両方に優れる。前記第３の金属粉末と、第４の金属粉末との体積比が前記範囲内であると、特に導電性と紫外光反射性に優れる。
【００４８】
前記有機樹脂としては、上述と同様のものを用いることができる。
【００４９】
前記半固形状の組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で希釈剤、硬化促進剤、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等のカップリング剤、顔料、染料、消泡剤、界面活性剤、ｎｍサイズの充填材（例えば１〜１００ｎｍの充填材）、有機充填材の表面に金属を被覆した複合充填材等を添加しても良い。
特に前記有機樹脂が固形や半固形である場合、また液状でも粘度が高い場合は、希釈剤（溶剤）を用いることが好ましい。このような希釈剤としては、例えばフェニルグリシジルエーテル、ブチル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、エチルヘキシルグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル等で代表される反応性希釈剤、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール等の非反応性希釈剤、およびリン酸トリクレシル、フタル酸ジフチル、フタル酸ジオクチル等で代表される可塑剤等が挙げられる。これらは、単体で用いても、複数種を併用しても構わない。
これらの希釈剤は、金属含有ペーストを滴下するに適した粘度とする量が用いられることが好ましい。
【００５０】
また、前記有機樹脂が、特にエポキシ樹脂である場合、その希釈剤としてはエポキシ基を有する反応性希釈剤を併用することが好ましい。これにより、金属含有ペーストの作業性を向上することができる。
前記反応性希釈剤としては、例えばｎ−ブチルジグリシジルエーテル、バーサティック酸ジグリシジルエステル、エチルヘキシルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらは、単体で用いても、複数種を併用しても構わない。
【００５１】
本発明の金属含有ペーストは、例えば上述したような半固形状の組成物を予備混合し、ロールを用いて混練した後、真空下脱泡することにより得ることができる。
【００５２】
前記金属含有ペーストの２８０ｎｍの紫外線反射率[Ａ]は、特に限定されないが、５０％以上が好ましく、特に６０〜９５％が好ましい。紫外線反射率が前記範囲内であると、特に耐侯性に優れる。
【００５３】
前記金属含有ペーストに２８０ｎｍの紫外線を２５０時間照射後の紫外線反射率[Ｂ]は、特に限定されないが、前記紫外線反射率[Ａ]の８０％以上であることが好ましく、特に９０％以上であることが好ましい。紫外線反射率が前記範囲内であると、特に長期信頼性にも優れる。
【００５４】
前記金属含有ペーストの粘度は、特に限定されないが、５〜１００[Ｐａ・ｓ]が好ましく、特に１０〜５０[Ｐａ・ｓ]が好ましい。粘度が前記範囲内であると、特に作業性に優れる。
【００５５】
このような金属含有ペーストは、例えばＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子と、リードフレーム、基板等の半導体支持部材とを接合するために用いることができる。
【００５６】
次に、半導体装置について説明する。
図１は、本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
半導体装置１は、基板２と、金属含有ペースト３と、青白色ＬＥＤチップ４とで構成される。
基板２と、青白色ＬＥＤチップ４とは、金属含有ペースト３を介して接合される。
青白色ＬＥＤチップ４と、基板２とは、ワイヤー５で接続される。
【００５７】
基板２としては、例えば、４２アロイリードフレーム、銅リードフレーム等のリードフレーム、ガラスエポキシ基板（ガラス繊維強化エポキシ樹脂からなる基板）、ＢＴ基板（シアネートモノマー及びそのオリゴマーとビスマレイミドからなるＢＴレジン使用基板）等の有機基板が挙げられる。
【００５８】
青白色ＬＥＤチップ４と、基板２との金属含有ペースト３を用いて接合する方法としては、例えば基板２上に金属含有ペースト３をディスペンス法、スクリーン印刷法、スタンピング法等により塗布した後、青白色ＬＥＤチップ４を圧着し、その後オーブン、ヒートブロックなどの加熱装置を用いて加熱硬化する方法が挙げられる。
また、さらに、ワイヤボンド工程を経たのち、通常の方法により封止することにより完成された半導体装置とすることができる。
【００５９】
本発明の半導体装置１は、接着性および耐候性に優れた金属含有ペースト３を用いているので、耐候性に優れ、かつ接続信頼性に優れている。
また、半導体装置１は、耐紫外線反射性に優れる金属含有ペースト３を用いているので、長期信頼性にも優れている。長期信頼性に優れる理由は、以下の通りである。金属含有ペースト３は青白色ＬＥＤチップ４から発光される紫外線付近の波長の光に対しての反射性に優れているため、金属含有ペースト３の劣化を防止することができるからである。さらに、金属含有ペースト３は、青白色ＬＥＤチップ４から発光される紫外線付近の波長の光に対しての反射性に優れているため青白色ＬＥＤチップ４の輝度の低下をも防止することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では半導体素子として青白色ＬＥＤチップ４を用いたが、本発明はこれに限定されず、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子を用いることもできる。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明の金属含有ペーストおよび半導体装置について実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。まず、金属含有ペーストの実施例および比較例について説明する。
（実施例１）
有機樹脂として脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業社製、セロキサイド２０２１、常温での粘度０．３Ｐａ・ｓ）８０重量％（３４．５体積％）と、硬化剤として４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（新日本理化社製、リカシッドＭＨ−７００）８０重量％（３４．４体積％）と、２−メチルイミダゾール０．２重量％（０．１体積％）と、第１の金属粉末としてステアリン酸で表面処理されたフレーク状のアルミニウム粉末Ａ（平均粒子径１０μｍ、イオン性不純物１０ｐｐｍ以下）３３重量％（６．０体積％）と、第２の金属粉末としてフレーク状の銀粉（平均粒子径３μｍ、最大粒子径４０μｍ）５２５重量％（２５．０体積％）とを三本ロールで室温、２０分間混練して金属含有ペーストを得た。この金属含有ペーストを真空チャンバーにて脱泡して、各種評価を行った。
なお、第１の金属粉末と、第２の金属粉末との体積比は１９：８１であった。
【００６２】
（実施例２）
第１の金属粉末と、第２の金属粉末との割合を以下のようにした以外は、実施例１と同様に行った。
第１の金属粉末を１１重量％（２．０体積％）と、第２の金属粉末を６０９重量％（２９．０体積％）とした。
なお、第１の金属粉末と、第２の金属粉末との体積比は６：９４であった。
【００６３】
（実施例３）
第１の金属粉末と、第２の金属粉末との割合を以下のようにした以外は、実施例１と同様に行った。
第１の金属粉末を６０重量％（１１体積％）と、第２の金属粉末を３８０重量％（２０体積％）とした。
なお、第１の金属粉末と、第２の金属粉末との体積比は３５：６５であった。
【００６４】
（実施例４）
第１の金属粉末として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様に行った。
第１の金属粉末として、ステアリン酸で表面処理されたフレーク状のアルミニウムＢ（平均粒子径３μｍ、イオン性不純物１０ｐｐｍ以下）を用いた。
【００６５】
（実施例５）
第１の金属粉末として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様に行った。
第１の金属粉末として、ステアリン酸で表面処理されたフレーク状のアルミニウムＣ（平均粒子径３０μｍ、イオン性不純物１０ｐｐｍ以下）を用いた。
【００６６】
（実施例６）
第１の金属粉末として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様に行った。
第１の金属粉末として、ステアリン酸で表面処理された球状のアルミニウムＤ（平均粒子径１０μｍ、イオン性不純物１０ｐｐｍ以下）を用いた。
【００６７】
（実施例７）
第１の金属粉末として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様に行った。
第１の金属粉末として、表面処理されていない球状のアルミニウムＥ（平均粒子径１０μｍ、イオン性不純物１０ｐｐｍ以下）を用いた。
【００６８】
（実施例８）
有機樹脂として以下のものを用い、第１の金属粉末および第２の金属粉末の含有量を以下のようにした以外は、実施例１と同様に行った。
有機樹脂として、ラジカル重合性オリゴマー（アクリル変性水素添加型ポリブタジエン、数平均分子量：約２２５０、日本曹達社製、ＴＥＡＩ−１０００）５０重量％（３２．１体積％）と、ラジカル重合性モノマー（１．６−ヘキサンジオール）５０重量％（３０．３体積％）と、ラジカル重合触媒[１．１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン、急速加熱試験分解温度：１０９℃、日本油脂社製、パーヘキサ３Ｍ]１重量％（０．６体積％）とを用い、第１の金属粉末を８重量％（２．０体積％）と、第２の金属粉末を６０８重量％（３５．０体積％）とした。
なお、第１の金属粉末と、第２の金属粉末との体積比は５：９５であった。
【００６９】
（比較例１）
第１の金属粉末と、第２の金属粉末との割合を以下のようにした以外は、実施例１と同様に行った。
第１の金属粉末を６重量％（１．０体積％）と、第２の金属粉末を６３０重量％（３０．０体積％）とした。
なお、第１の金属粉末と、第２の金属粉末との体積比は３：９７であった。
【００７０】
（比較例２）
第１の金属粉末と、第２の金属粉末との割合を以下のようにした以外は、実施例１と同様に行った。
第１の金属粉末を８１重量％（１５体積％）と、第２の金属粉末を３３６重量％（１６体積％）とした。
なお、第１の金属粉末と、第２の金属粉末との体積比は４８：５２であった。
【００７１】
各実施例および比較例で得られた金属含有ペーストについて、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に以下に示す。得られた結果を表１に示す。
１．紫外線反射率[Ａ]
各実施例および比較例で得られた金属含有ペーストをガラス板上に塗布し、１７５℃で１時間硬化を行った。その後、紫外分光光度計（２４０〜８００ｎｍを測定）を用いて金属含有ペーストの硬化物表面の紫外線反射率[Ａ]を測定した。
【００７２】
２．２５０時間紫外線照射後の紫外線反射率[Ｂ]
各実施例および比較例で得られた金属含有ペーストをガラス板上に塗布し、１７５℃で１時間硬化を行った後、常温で２５０時間紫外線照射を行った。その後、紫外分光光度計（２４０〜８００ｎｍを測定）を用いて金属含有ペーストの硬化物表面の紫外線反射率[Ｂ]を測定した。各符号は、以下の通りである。
◎：紫外線反射率[Ｂ]は、紫外線反射率[Ａ]の９０％を超える。
○：紫外線反射率[Ｂ]は、紫外線反射率[Ａ]の８０％以上〜９０％以下である。
△：紫外線反射率[Ｂ]は、紫外線反射率[Ａ]の７０％以上〜８０％未満である。
×：紫外線反射率[Ｂ]は、紫外線反射率[Ａ]の７０％未満である。
【００７３】
３．導電性（抵抗値）
各実施例および比較例で得られた金属含有ペーストを用いて、リードフレームに２ｍｍｘ２ｍｍの４２アロイチップをマウントし、１７５℃で１時間硬化を行った。その後、テスターにて縦方向の抵抗値を測定した。
【００７４】
４．作業性
作業性は、金属含有ペーストをディスペンサーより吐出する際の作業性を評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：金属含有ペーストの吐出速度および広がり共に問題無し。
○：金属含有ペーストの吐出速度は少し遅いが、広がりは問題無し。
△：金属含有ペーストの吐出速度は問題無いが、広がりが不十分である。
×：金属含有ペーストを吐出できず。
【００７５】
５．接着性
接着性は、シリコンチップと、銀メッキ銅フレームとを各実施例および比較例で得られた金属含有ペーストで接合した後のシェア強度で評価した。
【００７６】
【表１】
2005197118.tif 000003
【００７７】
表１から明らかなように、実施例１〜８は、シェア強度が高く、かつ２５０時間照射後の紫外線反射率にも優れていた。これにより、接着強度および耐侯性の両方に優れていることが示された。
また、実施例１〜８は、特に紫外線反射性に優れており、ＬＥＤチップに用いた場合に輝度に優れることが示された。
また、実施例１〜４および６〜８は、作業性にも優れていた。
また、実施例１、２、４、６および８は、抵抗値も低く、導電性に優れていることも示された。
【００７８】
次に半導体装置の実施例および比較例について説明する。
（実施例１Ａ〜８Ａ）
実施例１〜８で得られた金属含有ペーストを介して、リードフレームに、２ｍｍｘ２ｍｍの４２アロイチップをマウントし、１７５℃で１時間金属含有ペーストを硬化して半導体装置を得た。
【００７９】
（比較例１Ａおよび２Ａ）
比較例１および２で得られた金属含有ペーストを介して、リードフレームに、２ｍｍｘ２ｍｍの４２アロイチップをマウントし、１７５℃で１時間金属含有ペーストを硬化して半導体装置を得た。
【００８０】
実施例１Ａ〜８Ａで得られた半導体装置は、いずれも正常に動作し、さらに紫外線を照射した状態で、常温通電試験（順電流３０ｍＡ）、６０℃、９５％ＲＨ環境下での高温高湿放置試験において２５０時間経過後においても不良の発生個数が少なかった。
一方、比較例１Ａおよび２Ａで得られた半導体装置は、いずれも正常に動作したが、上述の高温高湿放置試験において２５０時間経過後において不良の発生個数が多かった。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１      半導体装置
２      基板
３      金属含有ペースト
４      青白色ＬＥＤチップ
５      ワイヤー
【図１】
2005197118.tif 000004