JPH0384078A - 導電性接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野） 本発明はＩＣＪ？？ＬＳＩなどの半導体素子をリードフ
レームや基板に接着するためや、各種電気・電子部品の
組立や基板へ接着するための低応力導電性接着剤に関す
るものである。

〈従来の技術〉 近年、ＩＣＲ？ＬＳＩの製造工程においてリードフレー
ムへのチップの装着法として、量産時の作業性やコスト
の面からＡｕ−３ｔ共晶法やハンダ法に代り導電性接着
剤を用いる方法が一般化している。

この分野においては、最近ＩＣなどの大容量化に伴いシ
リコンチップが大型化される傾向にあり、また、チップ
を装着するリードフレームも従来の４２アロイから熱伝
導性が良好で低コストの調性に変わりつつある。

従来の導電性接着剤を用いて大型のシリコンチップを銅
製のリードフレームに装着させる場合、リシコンチップ
と銅のリードフレームとの熱膨脹率の差から生じる応力
のため、チップに歪みがおこり、時としてチップにクラ
ックが生じる。結果として、組立工程でのトラブルがお
こるばかりでなく、ＩＣの信頼性が低下するという問題
点があった。

この対策として、シリコンチップとリードフレームとの
間で生じる応力を吸収できるような柔軟な導電性接着剤
が求められている。導電性接着剤に可撓性を付与する方
法として、エポキシ基やアルコール性水酸基を有するジ
メチルシロキサン化合物を添加する方法が提案されてい
る（特開昭６３−１６１０１４号公報）。

また、導電性接着剤の高温、高湿度下での接着力改善を
目的として、１．３−ビス（３−クリシトキシプロピル
）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンを用い
ることが提案されている（特公昭６３−５３２３４号公
報）。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、エポキシ基やアルコール性水酸基を有す
るジメチルシロキサン化合物を添加する方法によると、
低応力化の効果を増すために樹脂中のジメチルシロキサ
ン化合物の比率を高めた場合、数々の不都合が生じる、
たとえば、エポキシ樹脂とジメチルシロキサン化合物の
相分離がおこり、リードフレームへの接着剤の濡れ性が
悪くなるかまたは硬化が不十分となり、十分な接着力が
得られない。また、１，３−ビス（３−グリシドキシプ
ロビル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン
を用いた場合は、エポキシ樹脂としての反応性が低いた
め通常の硬化時間では硬化不十分となる。結果として十
分な接着力が得られなくなったり、硬化物がもろくなる
ため、信頼性に欠けるという欠点があった。

く課題を解決するための手段〉 本発明者らは、樹脂中のシリコーンエポキシ樹脂の比率
を極端に高めても、エポキシ樹脂、硬化剤、希釈剤およ
び導電性フィラーなどとの分散性がよく、濡れ性、反応
性、接着性および硬化物の性状などに悪影響を及ぼすこ
とがないような低応力の導電性接着剤を提供することを
目的として検討した結果、本発明に到達した。

すなわち、本発明は （Ａ）下記−形式■ 一般式＜Ｉ） （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は炭素原子数１〜４の
アルキル基、炭素原子数１〜４のアルケニル基またはフ
ェニル基を表わし、Ｒ５、Ｒ６は各々水素原子またはメ
トキシ基を表わす　Ｒ＋、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４並び
にＲ５およびＲ６はそれぞれ相互に同一であっても異な
っていてもよい。ｎは１〜１００の数を示す。） で示されるシリコーンエポキシ樹脂１ 、（Ｂ）硬化剤 および ｆｃ）導電性フィラー を含有してなる導電性接着剤である。

以下、本発明の構成を詳細に説明する。

本発明で使用するシリコーンエポキシ樹脂は、前記−形
式〇においてｎは１〜１００の数を示すが、ｎが大の場
合には高分子化合物となり、通常、混合物として得られ
る。その場合、ｎは平均値で示される。

本発明において好ましくはｎは１〜１０である。

前記−形式〇において、Ｒ１、）ｊ２、Ｒ３、Ｒ４の具
体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基、ビニル基、アリル基、フェニル基などが挙げられる
。

本発明で使用するシリコーンエポキシ樹脂の具体例とし
ては、例えば次式で示されるものが挙げられる。

／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ 本発明で使用するシリコーンエポキシ樹脂の製造法は特
に制限されないが、たとえば、触媒として塩化白金酸や
塩化白金のオレフィン錯体の存在下、アリルフェニルグ
リシジルエーテルまたはオイゲノールグリシジルエーテ
ルとケイ素に結合した水素を有するシロキサン化合物を
ヒドロシリル化反応させる方法が挙げられる。

別の製造法として、アリルフェノールまたはオイゲノー
ルとシロキサン化合物をヒドロシリル化反応させた後、
水酸基をグリシジル化する方法も挙げられる。

本発明の導電性接着剤に用いる硬化剤としては、通常の
エポキシ樹脂の硬化剤であれば特に制限がなく、たとえ
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、フロロクルシノール、サリ
チル酸、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラ
ック樹脂のごときフェノール化合物、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
、ジアミノマレオニトリルおよびその誘導体、アミンイ
ミド化合物などのアミン化合物、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などの酸無
水物、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラ
ジドなどのヒドラジド化合物、ジシアンジアミド、エポ
キシとイミダゾールからなる付加反応生成物などが挙げ
られる。

また、本発明においては、従来公知の硬化促進剤のうち
硬化剤としての作用を有するものも、本発明の硬化剤と
して包含する。それらの具体例としては、たとえば、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
ールなどのイミダゾール化合物またはこれらのヒドロキ
シ安息香酸またはジ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、１，８−ジアザ
ビシクロ＜５．４．０）ウンデセン−７，４−ジメチル
アミノピリジンなどのアミン化合物またはこれらのヒド
ロキシ安息香酸またはジヒドロキシ安息香酸などの酸付
加塩などが挙げられる。

本発明の導電性接着剤に添加される硬化剤の量は、通常
、シリコーンエポキシ樹脂１００重量部に対して０．１
〜２００重量部である。

本発明の導電性接着剤には必要に応じて他の一般に用い
られる公知の硬化促進剤を添加してもよい。

硬化促進剤の例としては、先に述べた硬化剤として包含
することのできる化合物の他に、トリフェニルホスフィ
ン、トリシクロヘキシルホスフィン、ビス（ジフェニル
ホスフィノ）メタン、トリス〈２．６−シメトキシフエ
ニル）ホスフィンなどのホスフィン化合物、アルミニウ
ムアセトチルアセトナート、コバルトアセチルアセトナ
ートなどの金属アセチルアセトナート類が挙げられる。

硬化促進剤を本発明の導電性接着剤に添加する場合は、
通常、シリコーンエポキシ樹脂１００重量部に対して０
．１〜２００重量部添加される。

本発明の導電性接着剤で用いる導電性フィラーとしては
、銀、金、銅、ニッケルなどの導重性金属、アルミナ、
ガラスなどの無機絶縁体またはポリエチレンやポリスチ
レンなどの有機高分子などの表面を導電性物質でコート
したもの、カーボン、グラファイトなどが挙げられる。

これらの導電性フィラーの形状は任意であり、必要に応
じて、たとえば粉状、球状、フレーク状、繊維状などか
ら選んで用いる。

導電性フィラーは通常、本発明の樹脂成分１００重量部
に対して、５０〜１．５００重量部の範囲で用いること
が好ましい。

本発明の導電性接着剤には、前記−形式〇で表わされる
シリコーンエポキシ樹脂の他に、他のエポキシ樹脂を添
加してもよい、他のエポキシ樹脂としては、１分子あた
り１個以上のエポキシ基を有する化合物であれば特に制
限はなく、たとえばビスフェノールＦジグリシジルエー
テル、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、テトラ
ブロムビスフェノールＡジグリシジルエーテル、フロロ
グルシノールトリグリシジルエーテル、テトラグリシジ
ルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルメタアミ
ノフェノール、フェノールノボラックポリグリシジルエ
ーテル、クレゾールノボラックポリグリシジルエーテル
、ビスフェノールＣジグリシジルエーテル、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、３．３’、５．
５’−テトラメチル−４，４′ビフエノールジグリシジ
ルエーテル、４．４′−ビフェノールジグリシジルエー
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、レゾルシン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、アリル
グリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、ｐ
−ターシャリブチルフェニルグリシジルエーテル、Ｔ−
ターシャリブチルフェニル（メチルグリシジル）エーテ
ル、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジブロモフェ
ニルグリシジルエーテル、グリシジルフタルイミド、ア
ジピン酸ジグリシジルエステル、０−７タル酸ジグリシ
ジルエステル、ダイマー酸変性エポキシ樹脂、ひまし油
変性エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのエポキシ
樹脂は本発明で使用するシリコーンエポキシ樹脂に対し
ての特性を損なわない範囲、すなわち、シリコーンエポ
キシ樹脂１重量部に対して０．１〜２００重量部の混合
が可能である。

本発明の導電性接着剤には、必要に応じて希釈剤、ゴム
成分およびフィラーなどが添加される。

希釈剤の例としては、前記の１分子中にエポキシ基を１
個有する低粘度の反応性化合物の他に、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、
エチルカルピトール、ブチルカルピトール、エチルカル
ピトールアセテート、γ−ブチロラクトン、４−バレロ
ラクトン、炭酸プロピレン、キシレン、トルエン、酢酸
エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン
などが挙げられる。

希釈剤は、一般的には接着剤の作業性を調整するための
もので、その添加量は接着剤の使用目的に応じて適宜Ｖ
＆調整される。

ゴム成分の例としては、特に制限がなくたとえばシリコ
ーンゴム、カルボキ：ＡＩ４含有ブタジェンニトリルゴ
ム、スチレン−ブタジェンブロック共重合体、スチレン
−イソプレンブロック共重合体、天然ゴムなどが挙げら
れる。

フィラーの例としては、酸化アルミニウム、炭酸カルシ
ウム、微粉末シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、カオリ
ン、アスベスト、ガラス繊維、セラミック繊維などが挙
げられる。

本発明の導電性接着剤の調製方法としては、シリコーン
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、希釈剤、その他の
配合物の所定量を計量後混合して、次に所定量の導電性
フィラーを混合し、三本ロールやニーダ−などで混練す
る方法などが用いられる。

〈実施例〉 次に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、これ
らの実施例は本発明を限定するものではない。

参考例１ （シリコーンエポキシ樹脂の合成） ０−アリルフェニルグリシジルエーテル２５０ｇと３％
塩化白金酸のｉ−プロパツール溶液０．１＋ｒを１１三
ツロフラスコに仕込み、撹拌しながら滴下ロートから１
．１．３．３−テトラメチルジシロキサン８８ｇを１時
間かけて滴下した。

滴下中、反応温度が５０〜６０℃になるように加熱浴で
調節した。そのままの温度で１時間撹拌した後、７０℃
に昇温して、さらに２時間撹拌を続けた０反応液を真空
脱気して目的の１，３−ビス〔３−（ｏ−グリシシロキ
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（以下「シリコーンエポキシ樹脂Ａ」と
称する）を得た。

以下、上記の操作に準じて表１に示す原料を用いてシリ
コーンエポキシ樹脂Ｂ、ＣおよびＤを各々合成した。

合成に用いた原料と対応する反応生成物を表１に示す。

表 〈注）ａ） 実施例１〜５、比較例１〜２ 参考例１で得たシリコーンエポキシ樹脂Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
の各々に、硬化剤として２−フェニル−４−メチルイミ
ダゾールの２．４−ジヒドロキシ安息香酸付加塩（２Ｐ
４ＭＺ酸付加塩）と、希釈剤としてフェニルグリシジル
エーテル（ＰＧＥ）およびエチルカルピトールアセテー
ト（ＥＣＡ）を表２に示すとおり配合した０次に上記組
成物の各々に厚さ０．１〜０６μ、大きさ０．５〜１５
μの鱗片状の銀粉末を表２の割合で加え、三本ロールミ
ルで混練して導電性接着剤を調製した。

比較のエポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂（１１エピコート”　８２８、エポキシ当量１８
７、油化シェル■製）、エポキシ変性シリコーンオイル
（下式〇、ＢＸ１６−８５５、エポキシ当量７５０、ｎ
　＝　１６．３、トーレ・シリコーン＠製）を用い、他
は 表２に示すとおりの組成で配合して、上記実施例と同様
の操作で導電性接着剤を調製した。

接着剤の濡れ面積、接着強度、体積抵抗地、チップの反
り、引張特性を以下の方法で測定した。

結果を表２に示す、なお、硬化は強風循環型オーブンを
用い、硬化条件を１５０℃、１時間とした。

接着の塗れ面積：銀メツキした銅のリードフレーム（１
０ｍｍ角、厚さ０．２５　ｍｍ　）上に導電性接着剤２
■を精秤し、 その上にシリコンチップ（１０ 凹角、厚さ０．５悄）をのせて、 荷重１００＋ｒで２秒間押えた （室温で操作した）。

チップをはがして、リードフ シーム上の接着剤の広がり面積 を測定した。

Ａｇ粉と樹脂部が分離してい る時は、Ａｇ粉存在部分の面積 強 抗 ツブの反 とした。

度：銀メツキした銅製のリードフ レームに厚さ０．５　ｍ＋の２１１ＩＩ角シリコンチツ
プを導電性接着剤を 用いて装着して所定時間硬化さ せた。接着強度はプッシュプル ゲージを用いて室温で測定した。

値：１０關（幅）Ｘ５０ｍ＋（長さ） Ｘ　０．１　ｎｍ　（厚さ〉の導体の抵抗値を測定し、
体積抵抗値を算出 した。

す：１０ｍ＋角シリコンチップ（厚 さ０．５　ｒｍ　）に導電性接着剤を塗布して、銅のリ
ードフレーム （厚さ０．２５間）に装着した後、 所定時間硬化した。室温まで冷 却後それぞれの熟膨張率の差に よって生じるチップ側の歪み （反り）の最大値を表面粗さ計 で測定した。

性：ＪＩＳ　　Ｋ７１１３に準じて、 厚さ０．２開の２号形試験片を作 製して、引張速度１ｍ＋／１ａｉｎ、室温下で伸度、弾
性率、強度をそ れぞれ測定した。

実施例６、比較例３ 参考例１で得たシリコーンエポキシ樹脂Ａの硬化特性を
ゲルタイムの測定により調べた。比較として、ビス（３
−グリシドキシプロピル）テトラメチルジシロキサン（
下式■、Ｂ２４０５、チッン■製）を用いた。

配合組成およびゲルタイム測定結果を表３に示す。なお
、ゲルタイムの測定は熱板法（ＪＩＳ５９０９）に準じ
た。

表　　３ 実施例７、比較例４ 参考例１で得たシリコーンエポキシ樹脂Ａと、比較とし
てのビス（３−グリシドキシプロピル）テトラメチルジ
シロキサン（Ｂ２４０５、比較例３と同じ化合物）の硬
化特性を、導電性接着剤とした場合で比較した。配合組
成および物性測定結果を表４に示す、なお、硬化方法は
、強風循環型オーブンを用いて、硬化条件を１５０℃、
３０分とした。また、物性測定方法は実施例１〜５と同
じである。

表 表２〜表４の結果から、本発明の導電性接着剤は濡れ性
、硬化性、接着性および導電性など導電性接着剤として
の必要な特性を満たすとともに、チップ反りが小さく、
抵抗力導電ｆ！：接着剤としての特性をも有しているこ
とがわかる。

〈発明の効果〉 本発明の導電性接着剤によると、エポキシ樹脂中の柔軟
性成分の主成分であるシリコーンエポキシ樹脂の配合割
合をｆ２＠に高めても硬化剤や希釈剤との分散性を悪化
させることがないため、リードフレームへの濡れ性がよ
く、接着力も高い、また、通常の硬化温度で硬化させた
後の接着強度や体積抵抗は導電性接着剤として必要とさ
れる特性値を十分溝たしている。さらに、銅のリードフ
レームに大型シリコンチップを装着させた場合の熱膨張
係数の違いによるチップ反り（歪み）を最小限に抑える
ことが可能である０本発明の低応力導電性接着剤は、上
記のＩＣやＬＳＩのリードフレームへの接着以外に直接
基板への接着や、各種電気・電子部品の組立用としても
応用可能である。

特許出願大東し株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ａ）下記一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼……（ I ） （式中、Ｒ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３、Ｒ＿４は各々炭素原
   子数１〜４のアルキル基、炭素原子数１〜４のアルケニ
   ル基またはフェニル基を表わし、Ｒ＿５、Ｒ＿６は各々
   水素原子またはメトキシ基を表わす。Ｒ＿１、Ｒ＿２、
   Ｒ＿３、およびＲ＿４並びにＲ＿５およびＲ＿６はそれ
   ぞれ相互に同一であっても異なっていてもよい。ｎは１
   〜１００の数を示す。） で示されるシリコーンエポキシ樹脂、 （Ｂ）硬化剤 および （Ｃ）導電性フィラー を含有してなる導電性接着剤。