(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）室温で液状のエポキシ樹脂、（Ｂ）環状アミド化合物、（Ｃ）銀粉を必須成分とし、前記（Ｂ）環状アミド化合物が０．０１〜１０重量％、全銀含有率が６０〜８５重量％である導電性樹脂ペーストであって、前記（Ｂ）環状アミド化合物が、式（１）に示す環状アミド化合物である導電性樹脂ペースト。
【化１】
0004543460.tif 000005
【請求項２】
前記式（１）で示される環状アミド化合物のｎ数が３〜５の整数である請求項１記載の導電性樹脂ペースト。
【請求項３】
該導電性樹脂ペーストが、ニッケル−パラジウムメッキを施した金属フレームに使用される請求項１または２記載の導電性樹脂ペースト。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の導電性樹脂ペーストを用いて製造された半導体装置。
【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樹脂ペーストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の組立において、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用いられる接合方式は、これまで金−シリコン共晶に始まり、半田、樹脂ペーストと推移してきた。現在では主にＩＣ，ＬＳＩの組立においては導電性樹脂ペーストを使用している。
しかし半導体メーカーにとってより速く、より安く半導体装置を生産することは重要な課題である。その課題を解決する一つの手法としてプリプレイティドフレーム(以下ＰＰＦとする)が登場した。
【０００３】
一般的な半導体装置の組立は大きく分けてダイボンディング工程、ワイヤーボンディング工程、モールド工程、フォーミング工程、メッキ工程の５工程である。特に最後のメッキ工程は半導体装置のリード部分に半田メッキを施すことで、半導体装置を実装する際にクリーム半田との親和性を挙げ、接続の信頼性を向上させるためには重要な工程である。そこで半田メッキを予め施した金属フレームを半導体メーカーが使用することで最後のメッキ工程を無くすＰＰＦが考え出された。このことで組立全体の工程の短縮化が可能になり、短納期の実現、製品の管理なども簡略化することができた。
【０００４】
しかし半田メッキは高温で溶解してしまうために組立における温度制限が厳しく、高温になるダイボンディング工程やワイヤーボンディング工程において温度を下げなければならず、そのことより信頼性が低下してしまった。また半田は環境規制物質である鉛を使用することから、この半田メッキのＰＰＦは一般的にはならなかった。
そこで考え出されたのがニッケル−パラジウムメッキを施したＰＰＦである。
このニッケル−パラジウムメッキとは金属フレームにニッケルメッキを施し、その上にパラジウムメッキを施したメッキのことである。パラジウムメッキは実装時のクリーム半田との親和性が非常によく、接続の信頼性も高い。そのため半田を使用しなくて良いため半田メッキの様な高温プロセスの制限もなく、また鉛も使用していないために近年このニッケル−パラジウムメッキＰＰＦは急激に増えている。
【０００５】
しかしニッケル−パラジウムメッキに対するエポキシ樹脂の接着性は銅、42アロイ、銀メッキ等の従来の金属フレーム表面への接着性に比べ、非常に低い。そのため従来の導電性樹脂ペーストではフレームへの接着性が著しく低下することにより、半導体製品の信頼性が低下する問題があった。そのためニッケルーパラジウムメッキへの接着性を向上させる必要があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来の金属フレームへの接着が良好なことはもとよりニッケル−パラジウムメッキへの接着性も高く、塗布作業性が良好な導電性樹脂ペーストを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は（Ａ）室温で液状のエポキシ樹脂、（Ｂ）環状アミド#化合物、（Ｃ）銀粉を必須成分として、該成分中(Ｂ）が０．０１〜１０重量％、全銀含有率が６０〜８５重量％である導電性樹脂ペーストである。
【０００８】
更に好ましい形態は、環状アミド#化合物が式（１）で示される環状アミドであり、更に式（１）のｎ数が３〜５の整数である導電性樹脂ペーストであり、半導体樹脂ペーストがニッケル−パラジウムメッキを施した金属フレームに使用される導電性樹脂ペーストである。また、上記の導電性樹脂ペーストを用いて製造された半導体装置である。
【化２】
0004543460.tif 000002
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、ニッケル−パラジウムメッキされた金属フレームへの接着が良好な処方を検討した結果、環状アミド化合物を用いることにより接着性が高く有効なものであることを見いだした。通常のポリアミド樹脂は、その多くは本発明で用いる様な液状エポキシには溶解しない。そのため硬化物中に不均一化が生じ、接着強度や硬化性のバラツキを生じる。またこれをペーストに添加するには溶解しないため固体の状態で添加しなければならない。そのためペーストの粘度が高くなってしまったり、または塗布作業性が悪化することから添加するのも非常に困難であった。
【００１０】
この課題を解決するべく種々検討した結果、環状アミド合物の添加が好ましいことを見いだした。ここで用いる環状アミド化合物は少量の水分下で２００℃付近の温度で開環重合を起こし、ポリアミドとなる。そのため環状アミド化合物をペーストに添加することで、ペーストの硬化時の熱でペースト中でポリアミドが生成する。この環状アミド化合物はエポキシ樹脂に非常によく溶解し、その添加によりポリアミドを添加する際に生じるペースト塗布時の作業性悪化、ペーストの高粘度化を抑えることができることを見いだした。
【００１１】
本発明で用いる環状アミド化合物は、好ましくは式（１）で示されるものであり、更に好ましい形態としては、式（１）のｎが３〜５である環状ポリアミド化合物である。例えば、γ-ブチロラクタム、δ-バレロラクタム、ε-カプロラクタム等及びその誘導体が上げられる。ここで５〜７員環が好ましいとしたのはそれ以外では構造的に少し不安定になるため、接着性が少し劣るようになる。
【００１２】
本発明に用いるエポキシ樹脂は常温で液状のものに限定しているが、常温で液状でないと銀粉との混練において、溶剤をより多く必要とする。溶剤は気泡発生の原因となり、硬化物の接着強度を低下させてしまうので好ましくない。
本発明に用いるエポキシ樹脂として、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で常温のもの、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る。
【００１３】
本発明におけるエポキシ樹脂の硬化剤は特に限定しない。例えば、エポキシ樹脂の硬化剤として一般的なビスフェノールＡやＦ、フェノールノボラックなどのフェノール誘導体、芳香族や脂肪族の一級アミン類やメルカプト類、イミダゾール類などの活性水素をもつ化合物またはルイス酸やその他金属錯体などのカチオン重合開始剤などがある。
【００１４】
本発明で用いる銀粉は最大粒径が３０μｍ以下が望ましい。それより大きいと塗布時にニードル詰まりをおこし、塗布作業性が著しく低下するためである。また本発明で全銀含有率を６０〜８５重量％としたのは６０重量％より少ないと充分な導電性を得ることはできない。また８５重量％を越えると導電性は優れるものの粘度が高くなり、塗布作業性を著しく低下させる。
【００１５】
更に本発明の樹脂組成物には必要に応じて硬化促進剤、顔料、消泡剤などの添加剤を用いることができる。本発明の導電性樹脂ペーストの製造方法は、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。
【００１６】
本発明の導電性樹脂ペーストを用いて作成した半導体装置は、組立工程が短縮され、製品の管理も簡略化される。特に、ニッケル−パラジウムメッキを施した金属フレームに用いると信頼性のより高い半導体装置を得ることが出来る。半導体装置の製造方法は従来の公知の方法を用いることが出来る。
【００１７】
【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１〜９＞
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）、希釈剤としてクレジルグリシジルエーテル（以下ＣＧＥ）、硬化剤としてフェノールノボラック（ＰＮ）、２−フェニル−４−メチルイミダゾール（２Ｐ４ＭＺ）、２―ウンデシルイミダゾール（Ｃ１１Ｚ）、硬化促進剤としてジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）、環状アミド化合物であるε―カプロラクタム（環状アミド化合物Ａ）、γ―ブチロラクタム（環状アミド化合物）、δ−バレロラクタム（環状アミド化合物Ｃ）、銀粉を表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。
【００１８】
評価結果を表１に示す。
【表１】
0004543460.tif 000003
【００１９】
＜評価方法＞
・粘度：Ｅ型粘度計（３°コーン）を用い、２５℃、２．５ｒｐｍでの測定値。
・３日後粘度：２５℃恒温糟に３日放置した後Ｅ型粘度計を用い、２５℃、２．５ｒｐｍでの測定値。
・チキソ比：Ｅ型粘度計を用い、２５℃での０．５ｒｐｍの測定値と２．５ｒｐｍの測定値の比率。
・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、１５０℃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。
・２５０℃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銀メッキした銅フレームおよびニッケルーパラジウム(Ni−Pdと略する)メッキした銅フレームにマウントし１５０℃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２５０℃での熱時ダイシェア強度を測定した。
・ボイド：６ｘ６ｍｍのガラスチップをペーストを用いて金属フレームにマウントし硬化後、目視で確認した。
【００２０】
・ブリード性：２ｍｍ角のシリコンチップをペーストを用いて銀メッキいた銅フレームおよびニッケル−パラジウムメッキした銅フレームにマウントし１５０℃オーブン中で６０分間硬化した。そのサンプルを顕微鏡にて観察し、ペースト中の樹脂が滲み出していないかどうかを目視で観察した。観察した結果フレーム表面に滲み出しがあった場合×、ない場合を○とした。
・タレ性：自動ディスペンサーで塗布した最中に一旦停止し、そのままの状態で３０分放置し、ニードルの先からペーストがたれるかどうかを目視で確認した。
・糸引き性：自動ディスペンサーで塗布した時のペーストの糸引き具合を目視で観察した。
・総合評価：粘度、体積抵抗率、糸引き性、接着強度、ボイドおよびブリードの全てを良好なものを○、１つでも不満足なものを×とした。
【００２１】
＜比較例１〜９＞
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。
【表２】
0004543460.tif 000004
【００２２】
・比較例１：環状アミド化合物を添加しない場合、銀メッキフレームで接着は良好なもののニッケル−パラジウムメッキでは著しく接着が低下する。
・比較例２、３：環状化合物Ａで配合量が１０重量％以上の場合、硬化剤がフェノール類でもイミダゾール類でも接着性は良好なもののボイドやブリードの発生が著しかった。
・比較例４、５：環状化合物Ｂで配合量が１０重量％以上の場合、硬化剤がフェノール類でもイミダゾール類でも接着性は良好なもののボイドやブリードの発生が著しかった。
・比較例６、７：環状化合物Ｃで配合量が１０重量％以上の場合、硬化剤がフェノール類でもイミダゾール類でも接着性は良好なもののボイドやブリードの発生が著しかった。
・比較例８：銀含有率が６０重量％を下回った場合、粘度が低く、ペーストがたれ著しく作業性を低下し、また導電性も低下した。
・比較例９：銀含有量が８５重量％を上回った場合、粘度が高くなり著しく塗布作業性が低下した。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の導電性樹脂ペーストは塗布作業時に糸引きが少なく、更にナトリウム、塩素などのイオン性不純物が少なく、接着性が高く、IＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の接着に用いることができる。