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JPH0337592B2 - - Google Patents
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JPH0337592B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0337592B2
JPH0337592B2 JP59109520A JP10952084A JPH0337592B2 JP H0337592 B2 JPH0337592 B2 JP H0337592B2 JP 59109520 A JP59109520 A JP 59109520A JP 10952084 A JP10952084 A JP 10952084A JP H0337592 B2 JPH0337592 B2 JP H0337592B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
epoxy resin
curing
paste
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP59109520A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60255860A (en
Inventor
Ryuzo Nakatsuka
Shigenori Yamaoka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority to JP59109520A priority Critical patent/JPS60255860A/en
Publication of JPS60255860A publication Critical patent/JPS60255860A/en
Publication of JPH0337592B2 publication Critical patent/JPH0337592B2/ja
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は無機系充填材、液状エポキシ樹脂より
なる電気絶縁性熱硬化性樹脂ペーストに関するも
のである。更に詳しくは無溶剤の一液マウント用
樹脂組成物に関するものである。 エレクトロニクス業界の最近の著しい発展によ
り、トランジスター、IC、LSI、超LSIと進化し、
これら半導体素子における回路の集積度が急激に
増大すると共に量産が可能となり、これらを用い
た半導体製品値下りに相俟つてその生産時の省力
化、能率化並びに原材料費の節減が重要な問題と
なつて来た。 従来法としては、半導体素子、チツプを基板導
体、リードフレーム上に金箔を用いてマウントす
る工程と次いでこれをハーメチツクシールにより
封止する工程により半導体部品としていた。その
改良法として熱硬化性樹脂による封止工程が開発
され、これに併い銀粉を含む導電性樹脂によりマ
ウントする工程が実施されるようになり、生産性
の向上、コスト低減に大きく寄与するようになつ
て来た。この場合MOS・ICの多くはサブの電極
をペレツト上のボンデイングより引出すことによ
りペレツト裏面のメタライゼーシヨンは省略出来
る。従つてマウント用樹脂としては高価な導電性
のものを用いなくても、比較的安価な非導電性の
もので十分であり、これにより、トータルとして
のコストの大幅な低減をはかることが出来る。本
発明の電気絶縁性熱硬化性樹脂ペーストはこのよ
うな目的に適合するものである。 最近チツプマウント用装置の自動化、高速化が
進み、これに用いる一液マウント用樹脂として必
要な特性に対する要望がより厳しくなりつつあ
る。 マウント用樹脂として必要な特性は次の通りで
ある。 マウント強度;350℃の加熱時、−65〜150℃
の熱シヨツクサイクル、熱水処理等の後の接着
力。 薄膜形成性; 作業性;デイスペンサーによる定量注入性、
スクリーン印刷性、スタンピング性。 硬化性;オーブン方式、ホツトプレート方式
など。 ボイド:低いこと。 信頼性;耐湿通電テストによる不良のないこ
と。即ち銀のマイグレーシヨン、接着剤硬化物
よりの発生ガスによる素子の特性の変動、ハロ
ゲン、アルカリメタル等イオン性不純物による
アルミ配線の腐食などのないこと。 ワイヤーボンデイング性;硬化物よりの発生
ガスによるボンデイング性の低下、ブリードに
よる汚染などのないこと。 (8) ペレツトクラツク:リードフレーム(特に銅
合金の場合)との熱膨脹の差による応力発生に
対するバツフアーのよいこと。 従来この種のマウント用樹脂としての最大の問
題点は次のようである。 10乃至30μ、特に10〜20μの均一な薄膜を形
成し難いこと。 用いるエポキシ樹脂が不純物として加水分解
性ハロゲン基を1000ppmまたはそれ以上の大量
を含むこと。そのためプレツシヤークツカーテ
スト(20時間)の熱水抽出クロルイオンの量が
数百ppmまたはそれ以上と大きく、そのため信
頼性の面で極めて不十分である。 作業性、硬化性の面で省力化、高速化への対
応が不十分であること。 本発明者らはこれらの点について種々検討した
結果、無機系性充填剤、エポキシ樹脂、硬化剤及
び硬化促進剤よりなる電気絶縁性熱硬化性樹脂に
おいて、用いる無機系充填剤としては、80重量%
以上が粒径5μ以下であり、80重量%が粒径5μ以
下であり、エポキシ樹脂としては、液状の脂環式
エポキシ樹脂とグリシジールタイプの多官能性エ
ポキシ樹脂との混合物であり、加水分解性ハロゲ
ン基が300ppm(重量)以下であり、硬化剤として
は微粉末化したジシアンジアミドであり、硬化促
進剤としては第3級アミンの塩であることによ
り、 10〜30μの薄膜形成性にすぐれており、 熱水抽出のハロゲンイオンの量(プレツシヤ
ークツカーテスト20時間)を100ppm以下と大
幅に減少させ、信頼性の一段の向上をはかり、 ポツトプレート上300℃で5分、350℃で1
分、450℃で10秒またはこれより短いサイクル
での硬化が可能になり、ボンデイング工程とマ
ウント工程とを同時にホツトプレート上で行え
るようになり、 タツクフリー性が特にすぐれ、デイスペンサ
ー法は勿論のこと、スクリーン印刷法、スタン
ピング法などの長時間連続適用が可能となるよ
うになつたなどの多くの特長を有するものであ
ること を見出し、本発明をなすに至つた。 本発明に用いる電気絶縁性充填剤としては、80
重量%以上が粒径5μ化下の微粒子である。粒径
が大きいと均一な薄膜が得られない。しかもエポ
キシ樹脂とのなじみがよく吸樹脂量が大きくな
く、アルカリ金属イオン、ハロゲンなどのイオン
性不純物を含まないことが必要である。そのため
充填剤表面を適宜表面処理剤、例えばシリコーン
系、弗素樹脂系、有機チタネート系などで処理し
てもよい。また水、溶剤等により適宜洗滌を行つ
てもよい。 本発明に用いる充填剤は以上の条件を充すもの
であれば何れも同様に使用出来るが、可及的低コ
ストのものが好ましい。特に、結晶性乃至非晶性
溶融シリカ、重質炭酸カルシウム、アルミナ、ク
レイ、タルク、けい酸、ジルコン、ジルコニアな
どが好ましい。 本発明に用いる充填剤と樹脂(硬化剤を含む)
との混合割合(容量)は、性能を劣化させない範
囲内で可及的に高いことが好ましい。通常は20/
80乃至40/60(容量比)の範囲内である。 本発明に用いる脂環式エポキシ樹脂としては、
エポキシシクロヘキシルメチル−エポキシシクロ
ヘキサンカルボン酸エステル、ビス(エポキシシ
クロヘキシルメチル)のコハク酸、アジピン酸、
セバチン酸などの脂肪族2塩基酸のジエステル
類、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及びこれらの低級ア
ルキル誘導体などである。 脂環式エポキシ樹脂のエポキシ基は、末端エポ
キシ基ではなく内部エポキシ基であるため、硬化
剤としては酸無水物が特に有効であるが、アミン
類はあまり有効ではない。しかし本発明のように
グリシジールタイプの多官能性のエポキシ樹脂と
併用すると、これが開環重合の開始点となり、両
者の共重合の形で硬化反応が円滑に進行するもの
と考えられる。即ち内部エポキシ基のみではジシ
アンジアミドでは十分に硬化しないのに、末端エ
ポキシ基と共存させると両者の間の共重合がおこ
り、良好な硬化をするようになる。 本発明の目的のためには、エポキシシクロヘキ
シルメチル−エポキシシクロヘキサンカルボン酸
エステルタイプのものが高沸点でしかも低粘度で
あり特に好ましい。 脂環式エポキシ樹脂は本質的に不純物として加
水分解性ハロゲン基を含んでいないことが大きな
特長の一つである。 本発明に用いるグリシジールタイプのエポキシ
樹脂としては、加水分解性ハロゲン基の含有量と
しては、1000ppm(好ましくは600ppm)以下であ
ることが望ましく、2種以上の樹脂を適宜配合し
てこの水準になるように調節してもよい。 通常のエポキシ樹脂では加水分解性ハロゲン基
の量が過大で本発明の目的に合わぬものが多いの
で、要すれば適宜精製を行つてから用いることが
望ましい。 更に本発明に用いるエポキシ樹脂は、エポキシ
基を分子当り2.5ケ以上含んでいることが必要で
ある。通常のエピビスタイプのように分子当りの
エポキシ基の数が2.0であるのは十分な耐熱性、
速硬化性が得られないので望ましくない。但し3
官能性またはそれ以上のものと2官能性のものと
を配合して、平均2.5官能性以上にして用いても
よい。 本発明に用いるエポキシ樹脂としては上記の条
件を充しているものであれば何れも使用可能であ
るが、次のタイプのものが特に好ましい。 フロログルシノールトリグリシジールエーテ
ル、トリヒドロオキシビフエニルのトリグリシジ
ールエーテル、テトラヒドロキシビフエニルのテ
トラグリシジールエーテル、テトラヒドロキシビ
スフエノールFのテトラグリシジールエーテル、
テトラヒドロキシベンゾフエノンのテトラグリシ
ジールエーテル、エポキシ化ノボラツク、エポキ
シ化ポリビニルフエノール、トリグリシジールイ
ソシアヌレート、トリグリシジールシアヌレー
ト、トリグリシジールS−トリアジン、トリグリ
シジールアミノフエノール、テトラグリシジール
ジアミノジフエニルメタン、テトラグリシジール
メタフエニレンジアミン、テトラグリシジールピ
ロメリツト酸などの3またはそれ以上の多官能性
のエポキシ樹脂及び、これに配合する2官能性の
エポキシ樹脂、例えば、ジグリシジールレゾルシ
ン、ジグリシジールビスフエノールA、ジグリシ
ジールビスフエノールF、ジグリシジールビスフ
エノールS、ジヒドロキシベンゾフエノンのジグ
リシジールエーテル、ジグリシジールオキシ安息
香酸、ジグリシジールフタル酸(o,m,p)、
ジグリシジールヒダントイン、ジグリシジールア
ニリン、ジグリシジールトルイジンなどであり、
またはこれらの縮合タイプの樹脂である。 また特殊なタイプとしてアリル化ポリフエノー
ル、例えば1〜3核体が主体のものの過酸による
エポキシ化物のようにグリシジールエーテル基と
核置換のグリシジール基とを有しているものも上
記の条件を充しているならば同様に用いることが
出来る。 本発明に於いては、本質的に不純物としての加
水分解性ハロゲン基を含まない脂環式エポキシ基
とこれを含むグリシジールタイプの多官能エポキ
シ基とを90/10乃至40/60に配合することにより
樹脂全体として加水分解性ハロゲン基の量を
600ppm、好ましくは400ppm以下にせんとするも
のである。 本発明に用いる硬化剤としては、潜伏性のもの
であることが必要であり、ジシアンジアミドが最
適している。 しかしジシアンジアミドは樹脂に溶解し難いの
で、粗いと沈降したりして分散が不均一となり硬
化が不均一となるおそれがあるので、均一に分散
するように微粉砕、好ましくは湿式粉砕したもの
であることが好ましい。 ジシアンジアミドを溶液として用いるのは揮発
性溶剤が組成物中に含まれることになるので好ま
しくない。 用いるジシアンジアミドの粒度としては350メ
ツシユパスのものであることが好ましく、このよ
うな微粒子でないと均一な硬化物が得られず、性
能のバラツキを生じるおそれがあるので好ましく
ない。マウント用樹脂の信頼性向上のために上記
の微粉化は不可欠のものである。 本発明に用いる硬化促進剤は第3級アミンの塩
であり、ジメチルベンジルアミン、トリス(ジメ
チルアミノメチル)フエノール、脂環式超塩基
類、イミダゾール類の群より選ばれた少くとも1
種の第3級アミンと、多価フエノール類及び多塩
基酸類との塩であることが望ましい。 脂環式超塩基とはトリメチレンジアミン、1,
8−ジアザ−ビシクロ−(5,4,0)ウンデセ
ン−7、ドデカヒドロ−1,4,7,9bテトラ
アザフエナレンなどである。 イミダゾール類とは2−及び/または4−の位
置にメチル、エチル、プロピルまたはC17までの
長鎖のアルキル基、フエニル基などの置換基を導
入したものである。 これらの第3級アミン類と塩を形成するものと
しては、フタル酸(o,m,p)、テトラヒドロ
フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル
酸、ダイマー酸、ヘキサヒドロフタル酸、トリメ
リツト酸、アジピン酸、コハク酸、マレイン酸、
イタコン酸などの多塩基酸またはレゾルシン、ピ
ロガロール、ハイドロキノン、ビスフエノール
A、ビスフエノールF、ビスフエノールS、低分
子ノボラツクなどの多価フエノール類である。 これらの第3アミンの塩はエポキシ樹脂100部
(重量、以下同じ)に対して0.1〜10部の範囲であ
ることが望ましい。これより少いと促進効果が不
十分であり、これより多くしても硬化がさほど促
進されないのに保存性が劣化するおそれがあるの
で何れも望ましくない。 なお、これらの第3級アミンの塩は、使用前に
吸湿したり、炭酸ガスを吸収し易く、これにより
性能が劣化し易いので、特に本発明に用いる場合
には、吸水量が10%(重量)以下、CO2ガス吸収
量が5%以下であることが好ましい。一旦吸水、
吸CO2ガスしたものは十分には精製し難いので、
精製して使用することは一般に好ましくない。 マウント樹脂の硬化性を安定させるためには上
記の範囲内のものを用いることが好ましい。 本発明に於いては、脱泡剤、表面処理剤などを
適宜用いてもよい。 脱泡剤、表面処理剤としては、シリコーン系、
弗素樹脂系、その他有機チタネート系のものなど
何れを用いてもよい。何れにしても芳香族系の低
沸点の溶剤は可及的に含んでいないことが好まし
い。 また、接点不良の原因とならないようにシリコ
ーン系のものでない方が好ましい。 本発明に用いる脂環式エポキシ樹脂、硬化剤、
硬化促進剤などは何れもClイオン、Naイオンな
どのイオン性不純物は10ppm以下であることが望
ましい。但しこれらの原材料は本質的にグリシジ
ールタイプのエポキシ樹脂のように加水分解性の
ハロゲン基を含むものではなく、またこれらのイ
オン性不純物をも含まぬものであり、蒸留、再結
晶などの通常の精製により十分に本発明の目的に
適したものが得られる。 イオン性不純物の試験方法は次のようである。 塩素イオンは液状試料15gを純水20mlと2時間
振盪後、水層を遠心分離し検液とする。次に検液
15c.c.をホールピペツトで採取し、6%鉄ミヨウバ
ン水溶液4ml、0.3%チオシアン酸・水銀エタノ
ール溶液2mlを加え25mlになるまで純水で稀釈す
る。得られた検液は分光先度計で460mmの波長に
於ける吸光度を測定してブランクテストとの対比
に於いて予め作成した検量線を用いて不純物とし
て含まれる塩素イオン濃度を求める。 なおエポキシ樹脂、マウント用樹脂組成物、硬
化剤などのうち粘稠液状乃至固形の場合には、試
料15gをトルエン30mlに均一に溶解し、純水100
mlを加えて2時間振盪後水層を遠心分離して検液
とし、以下同様に行う。 ナトリウムイオンは上記検液をフレームレス原
子吸光分析装置を用いて330.2nmの波長の吸光度
より、ブランクテストとの対比に於いて、予め作
成した検量線を用いて不純物として含まれるナト
リウムイオンを求める。 エポキシ樹脂の加水分解性塩素の定量法は、樹
脂0.5gをジオキサン30mlにとかし、更に
1NKOH−エタノール溶液5mlと30分間加熱、還
流させ、次に生成したクロルイオンの量を
0.01NAgNO3により滴定して求め、加水分解性
塩素量とする。なお0.1NKOH−メタノール溶液
で15分間加熱、還流するのが従来の測定法であつ
たが、これでは加水分解性塩素量として過小の値
が得られるので本発明の目的のためには好ましく
ない。 なおプレツシヤークラツカーテストによる硬化
物により熱水分解性クロルイオンの測定方法は次
のようである。 マウント用樹脂を200℃、30分間で硬化させ、
次いで硬化物を粉砕する。得られた粉末試料2g
を分解ルツボ中でエタノール3mlを加えて十分浸
漬させる。次に純水40mlを加えた後、完全に密封
し125℃、20時間処理する。処理後要すれば遠心
分離し、上澄液を検液とする。 検液中の塩素イオン濃度、ナトリウムイオン濃
度は上記の方法に準じて求める。 本発明の絶縁樹脂ペーストの製造工程は次のよ
うである。 先ず所定量のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進
剤、溶剤をそれぞれ秤取し、混練し均一溶液とす
る。この場合混練には通常の撹拌槽、擂潰器、三
本ロール、インクミルなどを適宜組合せて用いて
よい。 次に所定量の充填剤を秤取し、上記樹脂溶液と
混練して完全に均一なペースト状にする。この場
合にも撹拌槽、擂潰器、三本ロールなどを適宜組
合せて用いる。次にペースト状樹脂組成物を所定
の容器に秤量分配し、真空チヤンバー中で脱泡し
て製品とする。 この場合マウント用樹脂層が厚いと十分に脱泡
出来ないので可及的に薄い層にすることが好まし
い。 このようにして得られた樹脂組成物は−15℃ま
たはそれ以下の温度で貯蔵し輸送することが必要
である。これより温度が上ると貯蔵寿命を著しく
低下させるので好ましくない。 本発明の絶縁樹脂ペーストは従来品に比し次の
ような特長を有している。 (1) 均一な薄膜形成性がすぐれていること。 (2) 高純度であること;マウント用樹脂組成物中
に熱水分解性のものをも含むイオン性不純物の
量が極めて少ないこと。 (3) 高温硬化性がよいこと;ホツトプレート上で
の十分に短いサイクルでの硬化が可能であり、
チツプマウント工程の大幅な短縮化がはかれる
こと。 (4) タツクフリー性が特によいこと;スタンピン
グ、スクリーン印刷等の長時間運転が可能であ
り、作業性がすぐれていること。 (5) その他の特性、例えば高温のマウント強度な
どについては従来品とまさるともおとらないこ
と。 従つて本発明の絶縁樹脂ペーストは最近急激に
高度化しつつあるエレクトロニクス業界の要望に
合致した極めて工業的価値の高いものである。 以下実施例について説明する。 実施例 1 脂環式エポキシ樹脂として、3,4−エポキシ
シクロヘキシルメチル−3,4エポキシシクロヘ
キサンカルボン酸エステル(粘度;4ポイズ/25
℃、エポキシ当量;140、数平均分子量;285、エ
ポキシ基の数/分子;2.0、加水分解性クロル;
なし)80部、グリシジールタイプの多官能性エポ
キシ樹脂としては、エポキシ化フエノールノボラ
ツク(数平均分子量;650、エポキシ当量;175、
エポキシ基の数/分子;3.7、加水分解性クロル
基;800ppm)20部、硬化剤として予め350メツシ
ユパスの微粉末化したジシアンジアミド5.0部、
硬化促進剤としてトリエチレンジアミンのレゾル
シン塩0.5部、弗素樹脂系消泡剤0.01部を撹拌し、
均一分散液とする。更に80重量%以上が粒径5μ
以下の非晶性シリカ粉末40部及び2μ以下の炭カ
ル60部を加え擂潰器で混練し、最後に三本ローレ
ルを通して均一なペースト状マウント樹脂組成物
を得る。 得られたペースト状マウント用樹脂組成物は液
の厚さ20mm以下にバツト中に拡げて真空チヤンバ
ー中常温、5mmHg以下の高真空下に脱泡する。
脱泡された樹脂組成物はリードフレーム上にスク
リーン印刷またはスタンピングにより定量的に自
動供給され、チツプをマウントする。 樹脂の硬化はホツトプレート上350℃、20秒の
サイクルで得られる。 マウント用樹脂の各種の性能は第1表の通りで
ある。 なお、上記のエポキシ樹脂に於いてグリシジー
ルタイプの多官能性エポキシ樹脂を併用しない
で、脂環式エポキシ樹脂のみを用いると、上記の
硬化剤、硬化促進剤によつては硬化させることが
困難であるので望ましくない。 実施例 2 脂環式エポキシ樹脂は実施例1と同じものを用
い、グリシジールタイプの多官能エポキシはフロ
ログルシンのトリグリシジールエーテル(数平均
分子量;370、エポキシ当量;130、エポキシ基の
数/分子;2.8、加水分解性クロル基;900ppm)
を用いる。 硬化剤、硬化促進剤、消泡剤は実施例1と同じ
である。 充填剤は80重量%以上が粒径5μ以下のアルミ
ナ粉末及び2μ以下のジルコニアの1:1混合物
を用いる。 配合、ペースト性状、硬化条件、硬化物の性能
は第1表の通りである。 比較例 1 脂環式エポキシ樹脂、グリシジールタイプの多
官能エポキシ樹脂は何れも実施例1と同じであ
る。 硬化剤としてはメチルヘキサヒドロ無水フタル
酸、硬化促進剤としてはペンタメチレンジエチレ
ントリアミンを用いる。充填剤は実施例2と同様
のアルミナ粉末である。 配合、ペースト性状、硬化条件、硬化物の性能
は第1表の通りである。 この場合硬化を高温で短時間に行うことが困難
であり望ましくない。即ち80〜120℃で10数時間
の極めて長い硬化サイクルが必要である。 比較例 2 実施例1に於て炭酸カルシウムとして粒径1〜
15μのものを用いる以外は全く同様にしてマウン
ト用樹脂組成物を得る。 得られた組成物は厚さ10μの薄膜を形成せしめ
た際に部分的に厚さの不均一を生じ薄膜時のチツ
プマウント性が著しく不十分であつた。
The present invention relates to an electrically insulating thermosetting resin paste comprising an inorganic filler and a liquid epoxy resin. More specifically, the present invention relates to a solvent-free one-component mounting resin composition. Due to recent remarkable developments in the electronics industry, it has evolved into transistors, ICs, LSIs, and super LSIs.
As the degree of circuit integration in these semiconductor devices increases rapidly, it becomes possible to mass-produce them, and as the prices of semiconductor products using these devices fall, labor-saving, efficiency, and reduction in raw material costs during production have become important issues. I came. In the conventional method, a semiconductor component is produced by mounting a semiconductor element or chip on a substrate conductor and a lead frame using gold foil, and then sealing this with a hermetic seal. As an improvement method, a sealing process using thermosetting resin was developed, and along with this, a mounting process using conductive resin containing silver powder was implemented, which greatly contributed to improving productivity and reducing costs. I'm getting used to it. In this case, in many MOS/ICs, metallization on the back side of the pellet can be omitted by leading out the sub-electrode from the bonding on the pellet. Therefore, instead of using an expensive conductive resin as the mounting resin, a relatively inexpensive non-conductive resin is sufficient, and the total cost can thereby be significantly reduced. The electrically insulating thermosetting resin paste of the present invention is suitable for such purposes. Recently, chip mounting equipment has become more automated and faster, and the requirements for the characteristics required for the one-component mounting resin used therein are becoming more stringent. The properties necessary for a mounting resin are as follows. Mount strength: -65 to 150℃ when heated to 350℃
Adhesion strength after thermal shock cycles, hot water treatment, etc. Thin film formation; Workability; Quantitative injection using a dispenser;
Screen printing and stamping properties. Curing properties: oven method, hot plate method, etc. Boyd: Low. Reliability: No defects in humidity resistance current test. That is, there should be no silver migration, no variation in device characteristics due to gases generated from the cured adhesive, and no corrosion of aluminum wiring due to ionic impurities such as halogens and alkali metals. Wire bonding properties: There should be no deterioration in bonding properties due to gas generated from the cured product, and no contamination due to bleeding. (8) Pellet crack: Good buffer against stress caused by the difference in thermal expansion with the lead frame (especially in the case of copper alloy). The biggest problem with conventional mounting resins of this type is as follows. It is difficult to form a uniform thin film of 10 to 30μ, especially 10 to 20μ. The epoxy resin used must contain a large amount of hydrolyzable halogen groups as impurities of 1000 ppm or more. For this reason, the amount of hot water extracted chlorine ions in the Plessyer Kutsker test (20 hours) is large, several hundred ppm or more, and is therefore extremely unsatisfactory in terms of reliability. In terms of workability and curing properties, there is insufficient support for labor saving and speeding up. As a result of various studies on these points, the present inventors found that in an electrically insulating thermosetting resin consisting of an inorganic filler, an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator, the inorganic filler used is 80% by weight. %
The above particles have a particle size of 5μ or less, and 80% by weight have a particle size of 5μ or less.The epoxy resin is a mixture of a liquid alicyclic epoxy resin and a glycidyl type polyfunctional epoxy resin, and is The chemical halogen group is less than 300ppm (weight), the curing agent is finely powdered dicyandiamide, and the curing accelerator is a tertiary amine salt, so it has excellent ability to form a thin film of 10 to 30μ. We have significantly reduced the amount of halogen ions in hot water extraction (20-hour pressure test) to less than 100 ppm, further improving reliability. 1
It is now possible to cure at 450℃ for 10 seconds or shorter cycles, and the bonding process and mounting process can be performed simultaneously on a hot plate.It has particularly excellent tack-free properties, and can be used not only with the dispenser method. The present inventors have discovered that the present invention has many advantages, such as being able to be continuously applied over a long period of time to methods such as , screen printing, and stamping. As the electrically insulating filler used in the present invention, 80
More than % by weight is fine particles with a particle size of 5 μm. If the particle size is large, a uniform thin film cannot be obtained. Moreover, it must be compatible with epoxy resins, not absorb a large amount of resin, and must not contain ionic impurities such as alkali metal ions and halogens. Therefore, the surface of the filler may be appropriately treated with a surface treatment agent such as a silicone-based, fluororesin-based, or organic titanate-based agent. Further, washing may be performed with water, a solvent, etc. as appropriate. Any filler that satisfies the above conditions can be used in the present invention, but fillers that are as low cost as possible are preferred. Particularly preferred are crystalline or amorphous fused silica, heavy calcium carbonate, alumina, clay, talc, silicic acid, zircon, zirconia, and the like. Fillers and resins used in the present invention (including curing agents)
It is preferable that the mixing ratio (capacity) with the metal is as high as possible without deteriorating the performance. Usually 20/
It is within the range of 80 to 40/60 (capacity ratio). As the alicyclic epoxy resin used in the present invention,
Epoxycyclohexylmethyl-epoxycyclohexanecarboxylic acid ester, bis(epoxycyclohexylmethyl) succinic acid, adipic acid,
These include diesters of aliphatic dibasic acids such as sebacic acid, vinylcyclohexene dioxide, dicyclopentadiene dioxide, and lower alkyl derivatives thereof. Since the epoxy group of the alicyclic epoxy resin is not a terminal epoxy group but an internal epoxy group, acid anhydrides are particularly effective as curing agents, but amines are not so effective. However, when it is used in combination with a glycidyl-type polyfunctional epoxy resin as in the present invention, this serves as the starting point for ring-opening polymerization, and it is thought that the curing reaction proceeds smoothly in the form of copolymerization of both. That is, although internal epoxy groups alone do not cure sufficiently with dicyandiamide, when they coexist with terminal epoxy groups, copolymerization between the two occurs, resulting in good curing. For the purpose of the present invention, epoxycyclohexylmethyl-epoxycyclohexane carboxylic acid ester type is particularly preferred since it has a high boiling point and low viscosity. One of the major features of alicyclic epoxy resin is that it essentially does not contain hydrolyzable halogen groups as impurities. The content of hydrolyzable halogen groups in the glycidyl type epoxy resin used in the present invention is desirably 1000 ppm (preferably 600 ppm) or less, and two or more resins may be appropriately blended to achieve this level. You may adjust it accordingly. Since many ordinary epoxy resins have an excessive amount of hydrolyzable halogen groups and are not suitable for the purpose of the present invention, it is desirable to perform appropriate purification before use. Furthermore, the epoxy resin used in the present invention needs to contain 2.5 or more epoxy groups per molecule. The number of epoxy groups per molecule is 2.0 as in the normal Epibis type, which has sufficient heat resistance.
This is undesirable because rapid curing cannot be achieved. However, 3
It is also possible to use a combination of a functional or higher functionality and a difunctional one to have an average functionality of 2.5 or more. Any epoxy resin that satisfies the above conditions can be used as the epoxy resin used in the present invention, but the following types are particularly preferred. Phloroglucinol triglycidyl ether, triglycidyl ether of trihydroxybiphenyl, tetraglycidyl ether of tetrahydroxybiphenyl, tetraglycidyl ether of tetrahydroxybisphenol F,
Tetraglycidyl ether of tetrahydroxybenzophenone, epoxidized novolak, epoxidized polyvinylphenol, triglycidyl isocyanurate, triglycidyl cyanurate, triglycidyl S-triazine, triglycidyl aminophenol, tetraglycidyl diaminodiphenyl Tri- or more polyfunctional epoxy resins such as methane, tetraglycidyl metaphenylene diamine, and tetraglycidyl pyromellitic acid, and bifunctional epoxy resins blended therewith, such as diglycidyl resorcin, diglycidyl Diglycidyl bisphenol A, diglycidyl bisphenol F, diglycidyl bisphenol S, diglycidyl ether of dihydroxybenzophenone, diglycidyloxybenzoic acid, diglycidyl phthalic acid (o, m, p),
diglycidyl hydantoin, diglycidyl aniline, diglycidyl toluidine, etc.
Or these condensation type resins. In addition, special types of allylated polyphenols, such as epoxidized polyphenols based on mono- to tri-nuclear bodies with peracid, which have a glycidyl ether group and a glycidyl group substituted with a nucleus, also meet the above conditions. If it is fulfilled, it can be used in the same way. In the present invention, an alicyclic epoxy group that essentially does not contain a hydrolyzable halogen group as an impurity and a glycidyl type polyfunctional epoxy group containing this are mixed in a ratio of 90/10 to 40/60. This reduces the amount of hydrolyzable halogen groups in the resin as a whole.
The content should be 600 ppm, preferably 400 ppm or less. The curing agent used in the present invention must be latent, and dicyandiamide is most suitable. However, dicyandiamide is difficult to dissolve in the resin, so if it is coarse, it may settle, resulting in uneven dispersion and uneven curing. Therefore, dicyandiamide must be finely ground, preferably wet ground, to ensure uniform dispersion. It is preferable. It is not preferred to use dicyandiamide as a solution since a volatile solvent will be included in the composition. The particle size of the dicyandiamide used is preferably 350 mesh pass; otherwise, a uniform cured product may not be obtained and performance may vary, which is not preferable. The above-mentioned pulverization is essential for improving the reliability of mounting resin. The curing accelerator used in the present invention is a salt of a tertiary amine, and at least one selected from the group of dimethylbenzylamine, tris(dimethylaminomethyl)phenol, alicyclic superbases, and imidazoles.
Salts of tertiary amines and polyhydric phenols and polybasic acids are desirable. Alicyclic superbases are trimethylene diamine, 1,
These include 8-diaza-bicyclo-(5,4,0)undecene-7, dodecahydro-1,4,7,9btetraazaphenalene, and the like. Imidazoles are those in which a substituent such as methyl, ethyl, propyl, a long-chain alkyl group up to C17 , or a phenyl group is introduced at the 2- and/or 4-position. Those that form salts with these tertiary amines include phthalic acid (o, m, p), tetrahydrophthalic acid, endomethylenetetrahydrophthalic acid, dimer acid, hexahydrophthalic acid, trimellitic acid, adipic acid, succinic acid, maleic acid,
These are polybasic acids such as itaconic acid, or polyhydric phenols such as resorcinol, pyrogallol, hydroquinone, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, and low-molecular novolaks. The amount of these tertiary amine salts is desirably in the range of 0.1 to 10 parts per 100 parts (by weight, hereinafter the same) of the epoxy resin. If the amount is less than this, the accelerating effect will be insufficient, and if it is more than this, the curing will not be promoted so much, but there is a risk that the storage stability will deteriorate, so both are undesirable. Note that these tertiary amine salts tend to absorb moisture and carbon dioxide before use, which tends to deteriorate their performance. It is preferable that the amount of CO 2 gas absorbed is 5% or less. Once it absorbs water,
Since it is difficult to sufficiently purify CO 2 gas,
It is generally not preferable to use it after purification. In order to stabilize the curability of the mount resin, it is preferable to use one within the above range. In the present invention, a defoaming agent, a surface treatment agent, etc. may be used as appropriate. As defoaming agents and surface treatment agents, silicone-based,
Any of fluororesin-based materials and organic titanate-based materials may be used. In any case, it is preferable that aromatic low-boiling point solvents are not included as much as possible. In addition, it is preferable that the material is not silicone-based so as not to cause contact failure. Alicyclic epoxy resin used in the present invention, curing agent,
In all curing accelerators, it is desirable that the content of ionic impurities such as Cl ions and Na ions is 10 ppm or less. However, these raw materials essentially do not contain hydrolyzable halogen groups like glycidyl-type epoxy resins, nor do they contain these ionic impurities, so they cannot be processed through normal processes such as distillation and recrystallization. By purification of the compound, a product sufficiently suitable for the purpose of the present invention can be obtained. The test method for ionic impurities is as follows. For chlorine ions, shake 15 g of a liquid sample with 20 ml of pure water for 2 hours, then centrifuge the aqueous layer and use it as a test solution. Next, test solution
Collect 15 c.c. with a whole pipette, add 4 ml of 6% iron alum aqueous solution and 2 ml of 0.3% thiocyanic acid/mercury ethanol solution, and dilute with pure water to a total volume of 25 ml. The absorbance of the obtained test solution at a wavelength of 460 mm is measured using a spectrophotometer, and the concentration of chlorine ions contained as impurities is determined using a calibration curve prepared in advance in comparison with a blank test. For epoxy resins, mounting resin compositions, curing agents, etc., in the case of viscous liquids or solids, uniformly dissolve 15 g of the sample in 30 ml of toluene, and add 100 mL of pure water.
After shaking for 2 hours, the aqueous layer is centrifuged and used as a test solution. Sodium ions are determined from the absorbance of the sample solution at a wavelength of 330.2 nm using a flameless atomic absorption spectrometer, and sodium ions contained as impurities are determined using a previously prepared calibration curve in comparison with a blank test. The method for quantifying hydrolyzable chlorine in epoxy resin is to dissolve 0.5 g of resin in 30 ml of dioxane, and then
Heat with 5 ml of 1NKOH-ethanol solution and reflux for 30 minutes, then measure the amount of chlorine ion generated.
Determine by titration with 0.01NAgNO 3 and use it as the amount of hydrolyzable chlorine. The conventional measurement method was to heat and reflux a 0.1 NKOH-methanol solution for 15 minutes, but this method is not preferable for the purpose of the present invention because it gives a too small value for the amount of hydrolyzable chlorine. The method for measuring hydrothermally decomposable chlorine ions in the cured product using the pressure cracker test is as follows. Cure the mounting resin at 200℃ for 30 minutes,
Next, the cured product is pulverized. 2g of the obtained powder sample
Add 3 ml of ethanol to the decomposition crucible and soak thoroughly. Next, add 40ml of pure water, seal completely and treat at 125℃ for 20 hours. After treatment, centrifuge if necessary, and use the supernatant as the test solution. The chloride ion concentration and sodium ion concentration in the test solution are determined according to the above method. The manufacturing process of the insulating resin paste of the present invention is as follows. First, predetermined amounts of epoxy resin, curing agent, curing accelerator, and solvent are each weighed out and kneaded to form a uniform solution. In this case, for kneading, an appropriate combination of conventional stirring tanks, crushers, triple rolls, ink mills, etc. may be used. Next, a predetermined amount of filler is weighed out and kneaded with the resin solution to form a completely uniform paste. In this case as well, a stirring tank, a crusher, three rolls, etc. are used in combination as appropriate. Next, the paste-like resin composition is weighed and distributed into predetermined containers, and defoamed in a vacuum chamber to obtain a product. In this case, if the mounting resin layer is thick, it will not be possible to remove bubbles sufficiently, so it is preferable to make the layer as thin as possible. The resin composition thus obtained needs to be stored and transported at a temperature of -15°C or lower. If the temperature is higher than this, the shelf life will be significantly reduced, which is not preferable. The insulating resin paste of the present invention has the following features compared to conventional products. (1) Excellent ability to form a uniform thin film. (2) High purity; The amount of ionic impurities, including hydrolytically decomposable impurities, in the mounting resin composition must be extremely small. (3) Good high-temperature curability; can be cured in a sufficiently short cycle on a hot plate;
The chip mounting process can be significantly shortened. (4) Particularly good tack-free properties; long-term operation for stamping, screen printing, etc. is possible, and workability is excellent. (5) Other properties, such as high-temperature mount strength, must be no better than conventional products. Therefore, the insulating resin paste of the present invention is of extremely high industrial value and meets the needs of the electronics industry, which has recently been rapidly becoming more sophisticated. Examples will be described below. Example 1 As an alicyclic epoxy resin, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4 epoxycyclohexane carboxylic acid ester (viscosity: 4 poise/25
°C, epoxy equivalent; 140, number average molecular weight; 285, number of epoxy groups/molecule; 2.0, hydrolyzable chlor;
None) 80 parts, glycidyl type polyfunctional epoxy resin, epoxidized phenol novolak (number average molecular weight: 650, epoxy equivalent: 175,
Number of epoxy groups/molecule: 3.7, hydrolyzable chlorine group: 800 ppm) 20 parts, dicyandiamide 5.0 parts pre-pulverized with 350 mesh pass as a hardening agent,
Stir 0.5 part of triethylenediamine resorcinol salt as a curing accelerator and 0.01 part of a fluororesin antifoaming agent,
Make a uniform dispersion. Furthermore, more than 80% by weight has a particle size of 5μ.
Add 40 parts of the following amorphous silica powder and 60 parts of charcoal of 2μ or less and knead with a crusher, and finally pass through three laurels to obtain a uniform paste-like mount resin composition. The resulting paste-like mounting resin composition is spread in a vat to a liquid thickness of 20 mm or less, and defoamed in a vacuum chamber at room temperature under high vacuum of 5 mmHg or less.
The defoamed resin composition is automatically supplied quantitatively onto the lead frame by screen printing or stamping to mount the chip. Curing of the resin is achieved by a 20 second cycle at 350°C on a hot plate. The performance of various mounting resins is shown in Table 1. In addition, if the above-mentioned epoxy resin is used only with an alicyclic epoxy resin without a glycidyl type multifunctional epoxy resin, it may be difficult to cure it depending on the above-mentioned curing agent and curing accelerator. Therefore, it is undesirable. Example 2 The same alicyclic epoxy resin as in Example 1 was used, and the glycidyl type polyfunctional epoxy was triglycidyl ether of phloroglucin (number average molecular weight: 370, epoxy equivalent: 130, number of epoxy groups/molecule; 2.8, hydrolyzable chlorine group; 900ppm)
Use. The curing agent, curing accelerator, and antifoaming agent are the same as in Example 1. The filler used is a 1:1 mixture of 80% by weight or more of alumina powder with a particle size of 5 μm or less and zirconia with a particle size of 2 μm or less. The formulation, paste properties, curing conditions, and performance of the cured product are shown in Table 1. Comparative Example 1 Both the alicyclic epoxy resin and the glycidyl type polyfunctional epoxy resin were the same as in Example 1. Methylhexahydrophthalic anhydride is used as a curing agent, and pentamethylene diethylene triamine is used as a curing accelerator. The filler is the same alumina powder as in Example 2. The formulation, paste properties, curing conditions, and performance of the cured product are shown in Table 1. In this case, it is difficult to perform curing at high temperature in a short time, which is not desirable. That is, an extremely long curing cycle of more than 10 hours at 80 to 120°C is required. Comparative Example 2 In Example 1, the particle size of calcium carbonate was 1~
A mounting resin composition is obtained in exactly the same manner except that a 15 μm resin composition is used. When the obtained composition was formed into a thin film with a thickness of 10 μm, the thickness was partially nonuniform, and the chip mountability of the thin film was extremely insufficient.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 無機系充填剤、エポキシ樹脂、硬化剤及び硬
化促進剤よりなる電気絶縁性熱硬化性樹脂ペース
トであつて、無機系充填剤は、80重量%以上が粒
径5μ以下の微粒子であり、液状エポキシ樹脂は
液状の脂環式エポキシ樹脂とグリシジールタイプ
の多官能性エポキシ樹脂との混合物であつて、加
水分解性ハロゲン基が300ppm(重量)以下であ
り、硬化剤はジシアンジアミドであり、硬化促進
剤は第3級アミンの塩であることを特徴とする絶
縁樹脂ペースト。
1. An electrically insulating thermosetting resin paste consisting of an inorganic filler, an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator, in which 80% by weight or more of the inorganic filler is fine particles with a particle size of 5 μ or less, and the paste is in liquid form. Epoxy resin is a mixture of liquid alicyclic epoxy resin and glycidyl type multifunctional epoxy resin, and the hydrolyzable halogen group is 300 ppm or less (by weight), and the curing agent is dicyandiamide, which accelerates curing. An insulating resin paste characterized in that the agent is a tertiary amine salt.
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