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公開番号2025119998
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-15
出願番号2024015179
出願日2024-02-02
発明の名称導電性ペーストおよび半導体装置
出願人住友ベークライト株式会社
代理人個人
主分類H01L 21/52 20060101AFI20250807BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体装置の信頼性を向上できる導電性ペーストおよび信頼性が向上した半導体装置を提供する。
【解決手段】導電性金属粒子と、ベース樹脂と、を含む導電性ペーストであって、前記導電性ペーストの硬化収縮率が0.1%以上18.0%未満である、導電性ペースト。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
導電性金属粒子と、ベース樹脂と、を含む導電性ペーストであって、
下記方法１による、前記導電性ペーストの硬化収縮率が０．１％以上１８．０％未満である、導電性ペースト。
（方法１）
長さ１０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み０．１５ｍｍの正方形状の試験用銅リードフレームのパット部分に前記導電性ペーストを塗布し、長さ２．０ｍｍ×幅２．０ｍｍ×厚さ０．３５ｍｍのシリコンチップを前記導電性ペースト上に前記試験用銅リードフレームの面の中心部分と前記シリコンチップの面の中心部分が垂直方向で重なるように配置し、次いで、前記シリコンチップの面に対して垂直方向から１００ｇｆの荷重をかけることにより、接着層の厚みが２０±５μｍの熱処理前積層体を得る。次いで、前記熱処理前積層体を窒素で十分置換した電気炉に入れ、２５℃から１７５℃まで３０分かけて一定速度で昇温し、１７５℃で６０分間熱処理して熱処理後積層体を得る。
前記熱処理前積層体の前記接着層の厚みをｔ
０
［μｍ］、前記熱処理後積層体の前記接着層の厚みをｔ
１
［μｍ］として、以下の式（１）により硬化収縮率を算出する。
硬化収縮率（％）＝（（ｔ
０
－ｔ
１
）／ｔ
０
）×１００（１）
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
下記方法２による、前記導電性ペーストの質量減少率が０．１％以上５．０％以下である、請求項１に記載の導電性ペースト。
（方法２）
前記導電性ペースト３０ｍｇをアルミ製オープンセルに入れ、熱質量・示差熱同時測定装置（ＴＧ－ＤＴＡ）の測定部にセットし、２５℃から１７５℃まで５℃／ｍｉｎで昇温し、１７５℃で６０分間保持した後の質量減少率を測定する
【請求項３】
下記方法３による、前記導電性ペーストのダイシェア強度の変化率が０．１％以上３０％以下である、請求項１に記載の導電性ペースト。
（方法３）
長さ１０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み０．１５ｍｍの正方形状の試験用銅リードフレームのパット部分に前記導電性ペーストを塗布し、長さ２．０ｍｍ×幅２．０ｍｍ×厚さ０．３５ｍｍのシリコンチップを前記導電性ペースト上に前記試験用銅リードフレームの面の中心部分と前記シリコンチップの面の中心部分が垂直方向で重なるように配置し、次いで、前記シリコンチップの面に対して垂直方向から１００ｇｆの荷重をかけることにより、接着層の厚みが２０±５μｍの積層体を得る。次いで、前記積層体を窒素で十分置換した電気炉に入れ、２５℃から１７５℃まで３０分かけて一定速度で昇温し、１７５℃で６０分間熱処理して試験片を得る。次いで、前記試験片について、温度１２０℃、湿度１００％の環境下に２４時間保持する高温高湿試験をおこなう。
前記高温高湿試験前の試験片および前記高温高湿試験後の試験片それぞれについて、万能型ボンドテスターを用いて、測定速度５００μｍ／ｓ、測定温度２６０℃の条件で、前記試験用銅リードフレームの上面に対して垂直方向に５０μｍ離れた点で前記シリコンチップの側面に治具を押し当てることにより、２６０℃におけるダイシェア強度をそれぞれ測定する。
前記高温高湿試験前の試験片のダイシェア強度をＤ
０
、前記高温高湿試験後の試験片のダイシェア強度をＤ
１
として、以下の式（２）によりダイシェア強度の変化率を算出する。
ダイシェア強度の変化率（％）＝（（Ｄ
０
－Ｄ
１
）／Ｄ
０
）×１００（２）
【請求項４】
前記導電性ペーストの前記ダイシェア強度（Ｄ
０
）が５Ｎ以上１００Ｎ以下である、請求項３に記載の導電性ペースト。
【請求項５】
シランカップリング剤をさらに含む、請求項１～４のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項６】
前記シランカップリング剤が、エポキシシラン、スルフィドシラン、（メタ）アクリルシランおよびアミノシランからなる群より選択される一種または二種以上を含む、請求項５に記載の導電性ペースト。
【請求項７】
前記シランカップリング剤が、エポキシシランおよびスルフィドシランの両方を含む、請求項６に記載の導電性ペースト。
【請求項８】
前記シランカップリング剤の含有量が、前記導電性ペースト全体を１００質量％としたとき、０．０１質量％以上５．０質量％以下である、請求項５に記載の導電性ペースト。
【請求項９】
前記導電性金属粒子が銀粒子を含む、請求項１～４のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項１０】
前記導電性金属粒子の含有量が、前記導電性ペースト全体を１００質量％としたとき、５０質量％以上９０質量％以下である、請求項１～４のいずれかに記載の導電性ペースト。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ペーストおよび半導体装置に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置において、基材上に半導体素子を搭載するための接着剤として、導電性ペーストが広く用いられている。このような導電性ペーストとして、例えば金属粒子を含有するペーストが挙げられる。
【０００３】
導電性ペーストに関する技術としては、例えば特許文献１に記載の技術が挙げられる。特許文献１には、支持部材（特に、銅リードフレームや有機基板）に対するピール強度を向上させ、支持部材として銅リードフレームや有機基板を使用した際にもリフロークラックを起こさせない樹脂ペースト組成物及びこれを用いた半導体装置を提供することを目的として、（Ａ）アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル、（Ｂ）ブタジエンオリゴマー、（Ｃ）ラジカル開始剤、（Ｄ）エポキシ樹脂、（Ｅ）エポキシ樹脂硬化剤、及び（Ｆ）フィラーを含む樹脂ペースト組成物であって、前記成分（Ａ）として、特定のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを含んでいる樹脂ペースト組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－１５４６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、半導体装置の信頼性を向上できる導電性ペーストおよび信頼性が向上した半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討を重ねた。その結果、導電性ペーストの硬化収縮率を特定の範囲にすることにより、得られる半導体装置の信頼性を向上できることを見出して、本発明を完成させた。
【０００７】
本発明によれば、以下に示す導電性ペーストおよび半導体装置が提供される。
【０００８】
［１］
導電性金属粒子と、ベース樹脂と、を含む導電性ペーストであって、
下記方法１による、上記導電性ペーストの硬化収縮率が０．１％以上１８．０％未満である、導電性ペースト。
（方法１）
長さ１０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み０．１５ｍｍの正方形状の試験用銅リードフレームのパット部分に上記導電性ペーストを塗布し、長さ２．０ｍｍ×幅２．０ｍｍ×厚さ０．３５ｍｍのシリコンチップを上記導電性ペースト上に上記試験用銅リードフレームの面の中心部分と上記シリコンチップの面の中心部分が垂直方向で重なるように配置し、次いで、上記シリコンチップの面に対して垂直方向から１００ｇｆの荷重をかけることにより、接着層の厚みが２０±５μｍの熱処理前積層体を得る。次いで、上記熱処理前積層体を窒素で十分置換した電気炉に入れ、２５℃から１７５℃まで３０分かけて一定速度で昇温し、１７５℃で６０分間熱処理して熱処理後積層体を得る。
上記熱処理前積層体の上記接着層の厚みをｔ
０
［μｍ］、上記熱処理後積層体の上記接着層の厚みをｔ
１
［μｍ］として、以下の式（１）により硬化収縮率を算出する。
硬化収縮率（％）＝（（ｔ
０
－ｔ
１
）／ｔ
０
）×１００（１）
［２］
下記方法２による、上記導電性ペーストの質量減少率が０．１％以上５．０％以下である、上記［１］に記載の導電性ペースト。
（方法２）
上記導電性ペースト３０ｍｇをアルミ製オープンセルに入れ、熱質量・示差熱同時測定装置（ＴＧ－ＤＴＡ）の測定部にセットし、２５℃から１７５℃まで５℃／ｍｉｎで昇温し、１７５℃で６０分間保持した後の質量減少率を測定する
［３］
下記方法３による、上記導電性ペーストのダイシェア強度の変化率が０．１％以上３０％以下である、上記［１］または［２］に記載の導電性ペースト。
（方法３）
長さ１０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み０．１５ｍｍの正方形状の試験用銅リードフレームのパット部分に上記導電性ペーストを塗布し、長さ２．０ｍｍ×幅２．０ｍｍ×厚さ０．３５ｍｍのシリコンチップを上記導電性ペースト上に上記試験用銅リードフレームの面の中心部分と上記シリコンチップの面の中心部分が垂直方向で重なるように配置し、次いで、上記シリコンチップの面に対して垂直方向から１００ｇｆの荷重をかけることにより、接着層の厚みが２０±５μｍの積層体を得る。次いで、上記積層体を窒素で十分置換した電気炉に入れ、２５℃から１７５℃まで３０分かけて一定速度で昇温し、１７５℃で６０分間熱処理して試験片を得る。次いで、上記試験片について、温度１２０℃、湿度１００％の環境下に２４時間保持する高温高湿試験をおこなう。
上記高温高湿試験前の試験片および上記高温高湿試験後の試験片それぞれについて、万能型ボンドテスターを用いて、測定速度５００μｍ／ｓ、測定温度２６０℃の条件で、上記試験用銅リードフレームの上面に対して垂直方向に５０μｍ離れた点で上記シリコンチップの側面に治具を押し当てることにより、２６０℃におけるダイシェア強度をそれぞれ測定する。
上記高温高湿試験前の試験片のダイシェア強度をＤ
０
、上記高温高湿試験後の試験片のダイシェア強度をＤ
１
として、以下の式（２）によりダイシェア強度の変化率を算出する。
ダイシェア強度の変化率（％）＝（（Ｄ
０
－Ｄ
１
）／Ｄ
０
）×１００（２）
［４］
上記導電性ペーストの上記ダイシェア強度（Ｄ
０
）が５Ｎ以上１００Ｎ以下である、上記［３］に記載の導電性ペースト。
［５］
シランカップリング剤をさらに含む、上記［１］～［４］のいずれかに記載の導電性ペースト。
［６］
上記シランカップリング剤が、エポキシシラン、スルフィドシラン、（メタ）アクリルシランおよびアミノシランからなる群より選択される一種または二種以上を含む、上記［５］に記載の導電性ペースト。
［７］
上記シランカップリング剤が、エポキシシランおよびスルフィドシランの両方を含む、上記［６］に記載の導電性ペースト。
［８］
上記シランカップリング剤の含有量が、上記導電性ペースト全体を１００質量％としたとき、０．０１質量％以上５．０質量％以下である、上記［５］～［７］のいずれかに記載の導電性ペースト。
［９］
上記導電性金属粒子が銀粒子を含む、上記［１］～［８］のいずれかに記載の導電性ペースト。
［１０］
上記導電性金属粒子の含有量が、上記導電性ペースト全体を１００質量％としたとき、５０質量％以上９０質量％以下である、上記［１］～［９］のいずれかに記載の導電性ペースト。
［１１］
上記ベース樹脂が熱硬化性樹脂を含む、上記［１］～［１０］のいずれかに記載の導電性ペースト。
［１２］
上記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含む、上記［１１］に記載の導電性ペースト。
［１３］
上記エポキシ樹脂が、ビスフェノール型エポキシ樹脂、変性ビスフェノール型エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂からなる群より選択される一種または二種以上を含む、上記［１２］に記載の導電性ペースト。
［１４］
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体装置の信頼性を向上できる導電性ペーストおよび信頼性が向上した半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態の半導体装置を示す断面図である。
図１に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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