专利名称：：导热软膏的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于半导体粘接的软膏，它具有极好的低应力、粘合性和导热性。近年来，半导体芯片越来越大，而半导体组件越来越薄。在这方面，对在这里使用的树脂材料的可靠性要求一年比一年更加严格，用于将半导体芯片粘接到引线框架上的软膏性质变得越来越重要，因为这些性质影响到组件的可靠性。就组件的可靠性来说，特别重要的是当组件在安装过程中受到热应力时焊料的抗龟裂性。为了得到高的焊料抗龟裂性，不仅半导体的封接材料，而且软膏都必需有低的应力、低的吸水性和高的粘合性。已发现这些性质可通过使用由液体环氧树脂、在分子中有三个酚羟基的化合物和银粉组合而成的软膏得到满足，如在日本专利申请未决公开No.179833/1995中公开的。因为现在半导体在操作过程产生更多的热量，所以这里使用的软膏需要有高的导热性来消散所产生的热量。为了使上述专利中公开的软膏有更高的导热性，必需大量使用银粉；就不可避免使软膏的粘度增加，同时也使软膏的涂覆性下降；所以，有必要解决这些问题。此外，在分子中有三个酚羟基的化合物由高熔点的晶体组成；它们作为固体分散在软膏中；甚至在软膏固化后仍有部分不反应；这种情况甚至在固化温度高于化合物熔点时仍观测到。足以推定这样的绝热层的存在会得到有较低导热性的固化软膏，因此也需要解决这一问题。本发明人为了研制这样一种软膏进行了研究这种软膏保留了上述软膏的各种性质，而它又有高的导热性。因此，完成了本发明。根据本发明，提供了一种导热软膏，它含有(A)一种在室温下为液体且在分子中有至少两个环氧基的环氧树脂，(B)一种含环氧基的反应性稀释剂，在室温下其粘度为100厘泊或更低。(C)一种用以下通式(1)表示的酚类化合物固化剂，它在室温下结晶式中，R为氢原子或有1-5个碳原子的烷基，(D)一种银粉，其中，银粉(D)的数量为软膏总重的70-90％(重量)；银粉(D)含有由片状颗粒组成的原子化的银粉，其轴向长度为10-50微米，厚度为1-5微米，其数量为银粉总量的至少30％(重量)；该软膏用以下步骤生产首先使组分(C)与组分(A)和(B)或与组分(B)熔体混合，然后将生成的混合物与组分(D)或与组分(D)和(A)捏合。用于本发明的环氧树脂(A)在室温下必需为液体。在室温下为固体的环氧树脂不是优选的，因为为了使环氧树脂流动，需要大量溶剂和/或反应性稀释剂，这就不可避免使固化的软膏的性能(如粘合性和导热性)下降。但是，液体树脂和固体树脂的混合使用是容许的，条件是混合树脂为液体。组分(A)的例子包括缩水甘油基醚，它由双酚A、双酚F或可溶可熔酚醛树脂与表氯醇反应制得；它在室温下为液体；以及包括脂环族环氧树脂，如二氧化乙烯基环己烯、氧化二环戊二烯或脂环族二环氧化物-己二酸酯。反应性稀释剂(B)的粘度在室温下必需为100厘泊或更小，以便有有效的稀释作用。比该粘度高，得到的稀释效果下降。粘度例如用Vbbelohde粘度计测量。组分(B)的例子为氧化苯乙烯、乙基己基缩水甘油基醚、苯基缩水甘油基醚、甲酚(credyl)缩水甘油基醚和丁基苯基缩水甘油基醚。这些化合物可单独使用或以两种或两种以上化合物的混合物使用。用于本发明的用通式(1)表示的室温结晶的苯酚类化合物(C)在软膏中的含量为软膏总量的0.1-20％(重量)。当数量小于0.1％(重量)，生成的软膏没有足够低的应力或足够低的吸水性。当数量大于20％(重量)时，生成的软膏有高的粘度，甚至在软膏固化后，仍保留一些酚羟基，从而不可避免增加吸水性。除了组分(C)外，还可使用其他固化剂，条件是不损害软膏的性能。这样的固化剂的例子是酸酐，如六氢邻苯二甲酸酐、甲基氢邻苯二甲酸酐、降冰片烯二酸酐等；多酚，如可溶可熔型酚醛树脂等；以及胺化合物，如咪唑、双氰胺等。在本发明的软膏中用作主要组分的银粉(D)按银粉的总量计，含有30％(重量)或更多的原子化的银粉，由轴向长度为10-50微米和厚度为1-5微米的片状颗粒组成。当原子化银粉的片状颗粒的轴向长度大于50微米时，生成的软膏有低的涂覆性，在分散过程中产生针状堵塞。当轴向长度小于10微米时，生成的软膏的导热性未改进。当厚度大于5微米时，生成的软膏存在涂层问题；当厚度小于1微米时，生成的软膏的导热性未改进。由片状颗粒组成的原子化银粉可用以下方法制得在高压下喷注熔融的银制成粗银粒，然后用球磨法等将它们加工成片状颗粒。用于半导体软膏的银粉通常是一种例如用以下方法制得的还原银粉将硝酸银化学还原制得粗银粒，然后用球磨法等将它们加工成片状颗粒；银粉通常由更细的片状物组成。用这样的还原银粉，它不能制得本发明含有上述粒度分布的银粉的软膏。在银粉(D)中，原子化的银粉必需含有30％(重量)或更多。当数量小于30％(重量)时，原子化的银粉的使用达不到改进导热性的效果。除原子化的银粉外，对银粉的颗粒形状没有特殊的限制，但其他银粉优选有小于原子化的银粉的粒度分布。所需的银粉总加入量为软膏总量的70-90％(重量)。当数量小于70％(重量)时，不能得到足够高的导热性。当数量大于90％(重量)时，生成的软膏的粘度太高，以致没有实际的用途。在整个软膏中组分(A)和(B)的总比例为由整个软膏中减少组分(C)和(D)的总比例得到的软膏的余量。(A)/(B)的重量比优选为80/20至50/50。当重量比大于80/20时，生成的软膏的粘度变得太高，从而引起操作问题。当重量比小于50/50，在固化过程中要挥发的反应性稀释剂(B)的数量增加，它造成引线框架、芯片表面等污染，造成模化后包封的树脂的界面释放。在本发明中，为了得到更高的导热性，采用了一种生产软膏的特殊方法，从而解决了甚至在软膏固化后用通式(1)表示的分子中有三个酚羟基的化合物仍有部分未反应的羟基的间题。也就是说，首先将环氧树脂(A)、反应性稀释剂(B)和通式(1)表示的化合物(C)或者反应性稀释剂(B)和通式(1)表示的化合物(C)熔体混合；然后将生成的熔体混合物与银粉(D)或者与银粉(D)和环氧树脂(A)，与任选的添加剂如固化加速剂、消泡剂、偶合剂等一起用辊等捏合。熔体混合优选在200℃或200℃以下进行。当熔体混合在200℃以上进行时，在环氧基和酚基之间的局部反应相当大量地发生，不可避免使粘度增加。因此，通过首先进行的熔体混合使作为固化剂的组分(C)溶解，甚至在软膏的冷冻贮存过程中，固化剂也不出现沉淀。通过用其中溶有固化剂的熔体混合物制成软膏的方法，即使在软膏固化后也不会有大量未反应的固化剂，从而使导热性得到大大改进。在本发明的软膏中，通过加入特定形状的银粉，导热的方向性减弱，从而与使用常规由片状颗粒组成的银粉的情况相比，得到高的导热性。此外，通过首先使固化剂即通式(1)表示的化合物溶解的方法，软膏固化后仍没有未反应的固化剂，甚至得到更高的导热性。因此，可制得这样一种粘接半导体的软膏，它保留通式(1)表示的固化剂的性能，同时还有极好的导热性。下文用实施例和对比例具体地描述本发明。熔体混合物1按表1所示的配方将以下的材料在170℃下，在容量烧瓶中搅拌混合双酚A环氧树脂(环氧当量＝180，在室温下为液体，下文称为环氧树脂A)叔丁基苯基缩水甘油基醚(用Ubbelohde粘度计测定的室温粘度为16厘泊，下文称BPGE)1，1，1-三(对羟基苯基)乙烷(下文称THPE)1小时后，制得其中完全溶有THPE的混合物。该混合物称为熔体混合物1。熔体混合物2按表1所示的配方，将环氧树脂A、BPGE、THPE和双酚F作为另一固化剂在制备熔体混合物1相同的条件下搅拌混合，从而制得一种均匀的混合物。该混合物称为熔体混合物2。熔体混合物3按表1所示的配方，将BPGE、THPE和双酚F在制备熔体混合物1相同的条件下搅拌混合，从而制得一种均匀的混合物。该混合物称为熔体混合物3。表1熔体混合物123环氧树脂A(份重)6565BPGE(份重)353535THPE(份重)201010双酚F(份重)1010实施例1-5和对比例1-5按表2或3中所示的配方，将上述熔体混合物1-3、下面的银粉，下面的其他固化剂，下面的固化加速剂，和下面的偶合剂混合。o原子化的银粉(下文称银粉A)由轴向长度10-40微米、厚度2-5微米的颗粒组成。o还原的银粉(下文称银粉B)由轴向长度1-30微米、厚度2微米或2微米以下的颗粒组成。o还原的银粉(下文称银粉C)由轴向长度1-30微米、厚度1微米或1微米以下的颗粒组成。o双氰胺作为另一固化剂。o2-苯基-4-甲基咪唑(2P4MI)作为固化加速剂。o环氧硅烷(γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷)作为偶合剂。将生成的混合物中的每一种用三辊磨捏合。制得软膏。将软膏放入真空室，在2毫米汞柱下去泡30分钟。按以下方法测量生成的软膏的各种性质。测量结果列入表2和3。导热性制备厚约1毫米的试件，用激光闪烁法测量热消散系数，用差示扫描量热法(DSC)测量比热和用阿基米得法测量密度。试件的导热性由上面得到的三个数据的乘积来计算。粘合强度1用上面制得的软膏中的一种将2毫米×2毫米的正方形硅芯片粘接到镀银的铜框架上；然后将软膏在175℃下固体60分钟。用推挽计或张力计在室温下或在250℃下测量固化的软膏的剪切强度。粘合强度2用上面制得的软膏中的一种将9毫米×9毫米的正方形硅芯片粘接到镀银的铜框架上；然后将软膏在175℃下固化60分钟。用推挽计在250℃下测量固化的软膏的剥离强度。翘曲用上面制得的软膏中的一种，将15毫米×6毫米×0.3毫米(厚度)的硅芯片粘接到厚度为200微米的镀银的银框架上；然后将软膏在175℃下固化60分钟。用表面粗糙度测试仪测定作为固化软膏的低应力尺度，芯片在其轴向方向的最大竖直位移。表2*偶合剂γ＝缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷表3</tables>*偶合剂γ＝缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷正如从表2和3可清楚看出，在本发明的每一实施例中，使用特殊银粒和特殊的软膏生产方法相结合，可得到高的导热性，此外在维持热应力和低应力(小的翘曲)的同时，有高的粘合强度。同时，在仅使用特殊的银粉(这是本发明的一个特征)或仅使用熔体混合物(这也是本发明的一个特征)的对比例中，不能得到足够高的导热性。权利要求1.一种导热软膏，它含有(A)一种在室温下为液体且在分子中至少有两个环氧基的环氧树脂，(B)一种含环氧基的反应性稀释剂，在室温下其粘度为100厘泊或更小，(C)一种用以下通式(1)表示的酚类化合物作为固化剂，在室温下它为结晶式中，R为氢原子或1-5个碳原子的烷基，以及(D)一种银粉，其中银粉(D)的数量为软膏总量的70-90％(重量)；银粉(D)含有一种由轴向长度10-50微米、厚度1-5微米的片状颗粒组成的原子化的银粉，其数量为银粉总量的至少30％(重量)；以及软膏用以下方法制备首先将组分(C)与组分(A)和(B)或与组分(B)熔体混合，然后将生成的混合物与组分(D)或与组分(D)和(A)捏合。2.根据权利要求1的软膏，其中环氧树脂(A)为一种缩水甘油基醚，它通过双酚A，双酚F或可溶可熔酚醛树脂与表氯醇反应来制得，它在室温下为液体。3.根据权利要求1的软膏，其中环氧树脂(A)为至少一种选自如下的脂环族环氧化物二氧化乙烯基环己烯、氧化二环戊二烯和脂环族二环氧化物-己二酸酯。4.根据权利要求1的软膏，其中反应性稀释剂(B)为选自以下的至少一种氧化苯乙烯、乙基己基缩水甘油基醚、苯基缩水甘油基醚、甲酚缩水甘油基醚和丁基苯基缩水甘油基醚。5.根据利要求1的软膏，其中酚类化合物(C)的比例为整个软膏的0.1-20％(重量)。6.根据权利要求1的软膏，其中还含有至少一种不同于酚类化合物(C)的选自以下的化合物作为固化剂六氢邻苯二甲酸酐、甲基氢邻苯二甲酸酐、降冰片烯二酸酐、可溶可熔型酚醛树脂、咪唑和双氰胺。7.根据权利要求1的软膏，其中还含有至少一种选自如下的添加剂固化加速剂、消泡剂和偶合剂。全文摘要一种粘接半导体用的软膏,它有极好的低应力和极好的导热性,包括:(A)室温下为液体且分子中至少有两个环氧基的环氧树脂,(B)含环氧基的反应性稀释剂,在室温下其粘度为100厘泊或更小,(C)下式(1)表示的酚类化合物固化剂,它在室温下它为结晶,和(D)一种银粉。文档编号C08K3/08GK1184138SQ9712307公开日1998年6月10日申请日期1997年11月28日优先权日1996年11月29日发明者坂本有史申请人:住友电木株式会社