CN102725912A - 导电连接片、端子间的连接方法、连接端子的形成方法、半导体装置和电子设备 - Google Patents
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- H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29301—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/29311—Tin [Sn] as principal constituent
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
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- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
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- H01L2224/831—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
- H01L2224/83101—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus as prepeg comprising a layer connector, e.g. provided in an insulating plate member
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- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
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- H01L2924/06—Polymers
- H01L2924/078—Adhesive characteristics other than chemical
- H01L2924/0781—Adhesive characteristics other than chemical being an ohmic electrical conductor
- H01L2924/07811—Extrinsic, i.e. with electrical conductive fillers
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- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1204—Optical Diode
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- H01L2924/11—Device type
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- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/156—Material
- H01L2924/1579—Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
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- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3025—Electromagnetic shielding
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
- H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
- H05K2201/10674—Flip chip
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
- H05K2201/10954—Other details of electrical connections
- H05K2201/10977—Encapsulated connections
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3489—Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces
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Abstract
本发明的导电连接片(1)由具有树脂组合物层(11、13)和金属层(12)的层叠体构成,并且该树脂组合物层(11、13)满足下述必要条件A。若使用如此构成的导电连接片(1)来形成对端子相互之间进行电连接的连接部时,能够有选择性地使加热熔融的金属材料凝集在端子相互之间来形成连接部,并在其周围形成由树脂成分构成的密封层。其结果,能够用树脂成分来覆盖连接部的周围,因此连接部被固定。另外,通过密封层可确保相邻端子间的绝缘性,因此能够可靠地防止相邻端子相互之间产生漏电流的问题。必要条件A:在树脂组合物层(11、13)中配置了由低熔点的金属材料所构成的金属球的至少一部分的状态下,按照JIS Z 3197中规定的焊接用树脂类助焊剂试验方法,加热至前述金属球的熔融温度以上,然后测定前述金属球的湿润扩散率,此时该湿润扩散率为37%以上。
Description
技术领域
本发明涉及导电连接片、端子间的连接方法、连接端子的形成方法、半导体装置和电子设备。
背景技术
近年来,伴随着电子仪器的高功能化和小型化的要求,逐渐推进了电子材料中连接端子之间的狭窄间距化,微细布线电路中的端子之间连接也趋于高度化。
作为端子间的连接方法,已知:例如在将IC芯片电连接在电路基板上时,使用各向异性导电粘结剂或者各向异性导电膜一次性连接多个端子之间的倒装芯片连接技术。这样的各向异性导电粘结剂或各向异性导电膜,是在以热硬化性树脂作为主成分的粘结剂中分散导电性粒子而成的膜或膏,通过将其配置在要连接的电子构件之间并进行热压合,由此可一次性连接所对置的多个端子之间,另一方面,可通过粘结剂中的树脂确保相邻端子之间的绝缘性。
然而,在各向异性导电粘结剂或各向异性导电膜中,难以控制导电性粒子的凝集,存在着导电性粒子与端子、或导电性粒子相互之间没有充分接触从而所对置的端子之间的一部分没有导通的问题,或在所对置的端子之间(导通性区域)以外的树脂(绝缘性区域)中残留导电性粒子从而不能充分确保相邻端子之间绝缘性的问题。因此,现在的状况是难以应对端子之间更狭窄的间距化。
另一方面,在电子构件上制造连接端子时,以往是在设置有金属焊盘的基板上印刷焊锡膏,并使用焊锡回流装置等使焊锡膏加热熔融而进行。但是,在该方法中,若连接端子为狭窄间距,则在印刷焊锡膏时使用的掩模的成本高,另外,若连接端子小,则有时无法进行印刷。
另外,在将焊锡球搭载于连接端子上,并使用焊锡回流装置等使焊锡球加热熔融而进行的方法中,若连接端子小,焊锡球的制作成本高,而且有时在技术上难以制作小直径的焊锡球。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭61-276873号公报
专利文献2:日本特开2004-260131号公报
发明内容
发明要解决的课题
为了解决上述问题,探讨了一种导电连接片,其由层叠体构成,所述层叠体包括:由含有树脂成分和具有助焊剂功能的化合物的树脂组合物构成的树脂组合物层,以及由低熔点的金属材料构成的金属层。
在将如此构成的导电连接片配置于对置端子间的状态下,以熔点以上的温度加热低熔点的金属材料时,熔融的金属材料有选择性地凝集于对置的端子间,且在该端子间的区域中填充有树脂成分,因此,能够通过有选择性凝集的金属材料来一次性地连接对置的多个端子相互之间,并且能够通过树脂组合物中所含的树脂成分来确保相邻端子间的绝缘性。
但是,当低熔点的金属材料发生熔融从而在对置端子间凝集时,因树脂组合物层的助焊剂活性变得过低,熔融状态的金属材料得不到充分的凝聚力,当相邻端子间的距离为狭窄间距时,无法使该金属材料有选择性地凝集于端子间,因此,在相邻端子间发生漏电流。
因此,本发明的目的在于,提供一种金属材料的凝集性优良且减少了相邻端子间的漏电流的发生的导电连接片、使用了所述导电连接片的端子间的连接方法、连接端子的形成方法、可靠性高的半导体装置、以及电子设备。
解决课题所用的方法
本发明的上述目的可通过下列(1)~(19)中所记载的技术方案来实现。
(1)一种导电连接片,其由层叠体构成,所述层叠体包括:由含有树脂成分和具有助焊剂功能的化合物的树脂组合物构成的树脂组合物层;以及由低熔点的金属材料构成的金属层,其特征在于,
前述树脂组合物层满足下述必要条件A,
必要条件A:在前述树脂组合物层中配置了由低熔点的金属材料所构成的金属球的至少一部分的状态下,按照JIS Z 3197中规定的焊接用树脂类助焊剂试验方法,加热至前述金属球的熔融温度以上,然后测定前述金属球的湿润扩散率时,该湿润扩散率为37%以上。
(2)如上述(1)所述的导电连接片,其中,当设定加热前的前述金属球的直径为D[mm]、加热后的前述金属球的高度为H[mm]时,根据下列算式1求出前述湿润扩散率S[%]。
S[%]=(D-H)/D×100……式1
(3)如(1)或(2)所述的导电连接片,其中,前述金属球为选自于由锡(Sn)、铅(Pb)、银(Ag)、铋(Bi)、铟(In)、锌(Zn)、镍(Ni)、锑(Sb)、铁(Fe)、铝(Al)、金(Au)、锗(Ge)和铜(Cu)所组成的组中的至少两种以上金属的合金、或者为锡的单体。
(4)如上述(3)所述的导电连接片,其中,前述金属球是以Sn-Pb合金、Sn-Ag-Cu合金或者Sn-Ag合金作为主要材料来构成。
(5)如上述(4)所述的导电连接片,其中,前述金属球是以Sn-37Pb合金或者Sn-3.0Ag-0.5Cu合金作为主要材料来构成。
(6)如上述(1)至(5)中任一项所述的导电连接片,其中,前述金属球在加热前的直径为0.5mm。
(7)如上述(1)至(6)中任一项所述的导电连接片,其中,前述树脂组合物的酸值量为3.0×10-5~1.0×10-2mol/g。
(8)如上述(1)至(7)中任一项所述的导电连接片,其中,通过氧化还原滴定法来求出前述酸值量。
(9)如上述(1)至(8)中任一项所述的导电连接片,其中,在前述树脂组合物中,前述具有助焊剂功能的化合物的含量为1~50重量%。
(10)如上述(1)~(9)中任一项所述的导电连接片,其中,前述具有助焊剂功能的化合物包含具有酚羟基和羧基中的至少一者的化合物。
(11)如上述(10)所述的导电连接片,其中,前述具有助焊剂功能的化合物包含下列通式(1)所示的化合物。
HOOC-(CH2)n-COOH ……(1)
式(1)中,n为1~20的整数。
(12)如上述(10)所述的导电连接片,其中,前述具有助焊剂功能的化合物包含下列通式(2)和通式(3)所示的化合物中的至少一者。
式(2)中,R1~R5分别独立地表示1价有机基,R1~R5中的至少一个为羟基。
式(3)中,R6~R20分别独立地表示1价有机基,R6~R20中的至少一个为羟基或羧基。
(13)如上述(1)至(12)中任一项所述的导电连接片,其中,前述层叠体由两个前述树脂组合物层和一个前述金属层所构成,并依次层叠前述树脂组合物层、金属层以及前述树脂组合物层而成。
(14)一种端子间的连接方法,其特征在于,包括:配置工序,该工序将上述(1)~(13)中任一项所述的导电连接片配置在所对置的端子之间;加热工序,该工序以前述金属材料的熔点以上且前述树脂组合物的硬化不会结束的温度加热前述导电连接片;以及硬化工序,该工序使前述树脂组合物硬化。
(15)一种端子间的连接方法,其特征在于,包括:配置工序,将上述(1)~(13)中任一项所述的导电连接片配置在所对置的端子之间;加热工序,以前述金属材料的熔点以上且前述树脂组合物软化的温度,加热前述导电连接片;以及固化工序,使前述树脂组合物固化。
(16)一种连接端子的形成方法,其特征在于,包括:配置工序,该工序将上述(1)~(13)中任一项所述的导电连接片配置在电子构件的电极上;以及加热工序,该工序以前述金属材料的熔点以上且前述树脂组合物的硬化不会结束的温度加热前述导电连接片。
(17)一种连接端子的形成方法,其特征在于,包括:配置工序,该工序将上述(1)~(13)中任一项所述的导电连接片配置在电子构件的电极上;以及加热工序,该工序以前述金属箔的熔点以上且前述树脂组合物软化的温度加热前述导电连接片。
(18)一种半导体装置,其特征在于,通过使用上述(1)至(13)中任一项所述的导电连接片形成的连接部,对所对置的端子相互之间进行电连接。
(19)一种电子设备,其特征在于,通过使用上述(1)至(13)中任一项所述的导电连接片形成的连接部,对所对置的端子相互之间进行电连接。
附图说明
图1是表示采用本发明的导电连接片所制造的半导体装置的一个实例的纵向剖面图。
图2是表示本发明的导电连接片的实施方式的纵向剖面图。
图3是表示本发明的导电连接片所具有的金属层的其它结构实例的俯视图。
图4是用于说明通过使用本发明的端子间的连接方法制造半导体装置所具有的连接部和密封层的方法的纵向剖面图。
图5是用于说明按照JIS Z 3197来测定金属球的湿润扩散率的方法的纵向剖面图。
图6是用于说明通过使用本发明的连接端子的形成方法来与半导体芯片所具有的端子相对应地形成连接端子的方法的纵向剖面图。
具体实施方式
下面,基于附图所示的优选实施方式,详细说明本发明的导电连接片、端子间的连接方法、连接端子的形成方法、半导体装置和电子设备。
首先,在说明本发明的导电连接片之前,说明采用本发明的导电连接片制造的半导体装置。
<半导体装置>
图1是表示采用本发明的导电连接片制造的半导体装置的一个实例的纵向剖面图。此外,在下面的说明中,将图1中的上侧称为“上”、下侧称为“下”。
图1所示的半导体装置10具有半导体芯片(半导体元件)20、支承半导体芯片20的内插板(基板)30、以规定图案形成的布线图案40、以及具有多种导电性的凸块(端子)70。
内插板30是绝缘基板,例如,通过聚酰亚胺、环氧树脂、氰酸酯、双马来酰亚胺三嗪(BT树脂)等各种树脂材料来构成。通常,该内插板30的俯视形状为正方形、长方形等的四边形。
在内插板30的上面(一侧的面)上,例如,以规定形状来设置布线图案40,该布线图案40具有以铜等导电性金属材料所构成的端子41。
另外,在内插板30中,形成有未图示的在其厚度方向上贯通的多个通孔(via)(through hole:贯通孔)。
通过各通孔,各凸块70的一端(上端)分别与布线图案40的一部分进行电连接,而另一端(下端)分别从内插板30的下面(另一侧的面)突出。
凸块70的从内插板30突出的部分,基本上呈球状(Ball)。
该凸块70,例如,通过以焊锡、银焊料、铜焊料、磷铜焊料等焊料作为主要材料来构成。
另外,在内插板30上,形成有布线图案40。半导体芯片20所具有的端子21通过连接部81电连接于该布线图案40上。
另外,在半导体芯片20与内插板30或者布线图案40之间的间隙中,填充有由各种树脂材料构成的密封材料,通过该密封材料的硬化物形成密封层80。该密封层80,具有:提高半导体芯片20与内插板30或者布线图案40之间的接合强度的功能、以及防止杂质或水分等浸入前述间隙中的功能。
在如此构成的半导体装置10中,本发明的导电连接片适用于连接部81与密封层80的形成。
下面来说明本发明的导电连接片。
<导电连接片>
图2是表示本发明的导电连接片的实施方式的纵向剖面图;图3是表示本发明的导电连接片所具有的金属层的其它结构实例的俯视图。此外,在下面的说明中,将图2中的上侧称为“上”、下侧称为“下”。
本发明的导电连接片是由层叠体构成,所述层叠体包括由含有树脂成分和具有助焊剂功能的化合物的树脂组合物构成的树脂组合物层、以及由低熔点的金属材料所构成的金属层,其特征在于,前述树脂组合物层满足下述必要条件A。
必要条件A:在前述树脂组合物层中配置了由低熔点的金属材料所构成的金属球的至少一部分的状态下,按照JIS Z 3197中规定的焊接用树脂类助焊剂试验方法,加热至前述金属球的熔融温度以上,然后测定前述金属球的湿润扩散率,此时该湿润扩散率为37%以上。
若在形成对端子相互之间进行电连接的连接部时使用如此的导电连接片,则能够有选择性地使加热熔融的金属材料凝集在端子相互之间来形成连接部,并在其周围形成由树脂成分构成的密封层。其结果是,能够用树脂成分来覆盖连接部的周围,因此,连接部被固定。另外,通过密封层可确保相邻端子间的绝缘性,因此,能够可靠地防止相邻端子相互之间产生漏电流的问题。
并且,若在形成电极上相对应地设置的连接端子时使用如此的导电连接片,则能够有选择性地使加热熔融的金属材料凝集在电极上来形成连接端子,并在其周围形成由树脂成分构成的加强层。其结果,能够用树脂成分来覆盖连接端子的周围,因此,连接端子被固定。另外,通过加强层可确保相邻的连接端子间的绝缘性,因此,能够可靠地防止相邻的连接端子相互之间产生漏电流的问题。
在本实施方式中,如图2所示,这种导电连接片1由三层结构的层叠体构成,所述三层结构的层叠体依次层叠第一树脂组合物层11、金属层12以及第二树脂组合物层13而成。
在如此构成的导电连接片1中,第一树脂组合物层11和第二树脂组合物层13由含有树脂成分和具有助焊剂功能的化合物的树脂组合物构成,金属层12是由低熔点的金属材料所形成的金属箔来构成的层。
下面,依次说明构成导电连接片1的各层,但对第一树脂组合物层11和第二树脂组合物层13而言,两者均由含有树脂成分和具有助焊剂功能的化合物的树脂组合物构成,因此,代表性地说明第一树脂组合物层11。此外,下面,有时也将“第一树脂组合物层11”和“第二树脂组合物层13”简称为“树脂组合物层11”和“树脂组合物层13”。
<<树脂组合物层11>>
树脂组合物层11由含有树脂成分和具有助焊剂功能的化合物的树脂组合物构成。
此外,在本发明中,作为树脂组合物可使用在室温下为液状、固状的任意形态。另外,在本说明书中,“室温下为液状”是指在室温(25℃)下不具有固定形态的状态,膏状也包含在其中。
树脂组合物只要是含有树脂成分和具有助焊剂功能的化合物的树脂组合物即可,没有特别限定,可使用硬化性树脂组合物或热塑性树脂组合物。
作为硬化性树脂组合物,可以举出在加热下发生硬化的硬化性树脂组合物、以及在化学射线的照射下发生硬化的硬化性树脂组合物等,其中,优选使用在加热下发生硬化的硬化树脂组合物。对加热下发生硬化的硬化性树脂组合物而言,其硬化后的线膨胀系数和弹性模量等机械特性优良。
另外,作为热塑性树脂组合物,只要是通过加热至规定的温度而具有可成型程度的柔软性即可,没有特别的限定。
(a)硬化性树脂组合物
硬化性树脂组合物,是含有硬化性树脂成分和具有助焊剂功能的化合物且通过加热发生熔融、硬化的硬化性树脂组合物。
另外,在硬化性树脂组合物中,除了硬化性树脂成分和具有助焊剂功能的化合物以外,还可以根据需要包含成膜性树脂、硬化剂、硬化促进剂、硅烷偶联剂等。
下面,详细说明硬化性树脂组合物中所含的各种材料。
(i)硬化性树脂成分
对硬化性树脂成分而言,只要是在加热下熔融并发生硬化的树脂成分就没有特别限定,通常采用能够作为半导体装置制造用的粘结剂成分使用的树脂成分。
作为上述硬化性树脂成分,没有特别限定,例如,可举出环氧树脂、苯氧基树脂、硅酮树脂、氧杂环丁烷树脂、酚醛树脂、(甲基)丙烯酸酯树脂、聚酯树脂(不饱和聚酯树脂)、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂(聚酰亚胺前驱体树脂)、双马来酰亚胺-三嗪树脂等。特别是,优选使用含有由环氧树脂、(甲基)丙烯酸酯树脂、苯氧基树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、马来酰亚胺树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂组成的组中选出的至少一种的热硬化性树脂。尤其是,其中,从硬化性和保存性、硬化物的耐热性、耐湿性、耐药品性优异的观点出发,优选为环氧树脂。此外,这些硬化性树脂成分既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
作为前述环氧树脂,没有特别限定,可使用室温下为液状和室温下为固状的任意的环氧树脂。另外,也可并用室温下为液状的环氧树脂和室温下为固状的环氧树脂。当硬化性树脂组合物为液状时,优选使用室温下为液状的环氧树脂,当硬化性树脂组合物为固状时,也可使用液状和固状的任意环氧树脂,进而,优选将成膜性树脂成分作为硬化性树脂组合物所含有的构成。
作为室温(25℃)下为液状的环氧树脂,没有特别的限定,可以举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂等,可使用它们中的一种或者两种的组合。
优选室温下为液状的环氧树脂的环氧当量为150~300g/eq,更优选为160~250g/eq,特别优选为170~220g/eq。若前述环氧当量低于上述下限,则根据所使用的环氧树脂的种类,会存在硬化物的收缩率变大的趋势,并有可能在半导体装置10或具有该半导体装置10的电子设备中产生翘曲。另外,若超过前述上限值,当硬化性树脂组合物的构成为并用成膜性树脂成分的情况下,存在与成膜性树脂成分、特别是与聚酰亚胺树脂的反应性降低的倾向。
并且,作为室温(25℃)下为固状的环氧树脂,没有特别的限定,可以举出双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、三官能环氧树脂、四官能环氧树脂等,可使用它们中的一种或者两种以上的组合。其中,优选使用固体三官能环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂等。
此外,优选室温下为固状的环氧树脂的环氧当量为150~3000g/eq,更优选为160~2500g/eq,特别优选为170~2000g/eq。
优选室温下为固状的环氧树脂的软化点为40~120℃左右,更优选为50~110℃左右,特别优选为60~100℃左右。若前述软化点在前述范围内,则能够抑制硬化性树脂组合物的粘性,可容易地进行操作。
另外,在硬化性树脂组合物中,上述硬化性树脂成分的配合量可根据所使用的硬化性树脂组合物的形态而适当地设定。
例如,当硬化性树脂组合物为液状时,在硬化性树脂组合物中,硬化性树脂成分的配合量优选为10重量%以上,更优选为15重量%以上,进一步优选为20重量%以上,更进一步优选为25重量%以上,还进一步优选为30重量%以上,特别优选为35重量%以上。另外,优选硬化性树脂成分的配合量低于100重量%,更优选为95重量%以下,进一步优选为90重量%以下,更进一步优选为75重量%以下,还进一步优选为65重量%以下,特别优选为55重量%以下。
另外,当硬化性树脂组合物为固状时,在硬化性树脂组合物中,硬化性树脂成分的配合量优选为5重量%以上,更优选为10重量%以上,进一步优选为15重量%以上,特别优选为20重量%以上。此外,优选硬化性树脂成分的配合量为90重量%以下,更优选为85重量%以下,进一步优选为80重量%以下,更进一步优选为75重量%以下,还进一步优选为65重量%以下,特别优选为55重量%以下。
若硬化性树脂组合物中的硬化性树脂成分的配合量在前述范围内,则可充分确保端子21、41之间的电连接强度和机械粘结强度。
(ii)成膜性树脂成分
如上所述,当作为硬化性树脂组合物使用固状的硬化性树脂组合物时,优选硬化性树脂组合物为除了含有前述硬化性树脂成分之外,还含有成膜性树脂成分的结构。
作为该成膜性树脂成分,只要是可溶于有机溶剂并且在单独使用时具有成膜性的树脂成分就没有特别限定,可以使用热塑性树脂或热硬化性树脂中的任一者,还可以对它们进行组合而使用。
具体而言,作为成膜性树脂成分,并没有特别限定,例如可以举出(甲基)丙烯酸类树脂、苯氧基树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、硅氧烷改性聚酰亚胺树脂、聚丁二烯树脂、聚丙烯树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、聚缩醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩乙醛树脂、丁基橡胶、氯丁橡胶、聚酰胺树脂、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、尼龙等,可使用它们中的一种或者两种以上的组合。其中,优选(甲基)丙烯酸类树脂、苯氧基树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂和聚酰亚胺树脂。
另外,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸类树脂”,是指(甲基)丙烯酸及其衍生物的聚合物、或(甲基)丙烯酸及其衍生物与其它单体的共聚物。在此,当用“(甲基)丙烯酸”等表示时,是指“丙烯酸或甲基丙烯酸”等。
作为(甲基)丙烯酸类树脂,没有特别限定,例如可以举出聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸-2-乙基己基酯等聚丙烯酸酯;聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯等的聚甲基丙烯酸酯;聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚丙烯酰胺、丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚物、甲基丙烯酸甲酯-α-甲基苯乙烯共聚物、丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯-丙烯腈-甲基丙烯酸2-羟乙酯-甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯-丙烯腈-甲基丙烯酸2-羟乙酯-丙烯酸共聚物、丙烯酸丁酯-丙烯腈-甲基丙烯酸2-羟乙酯共聚物、丙烯酸丁酯-丙烯腈-丙烯酸共聚物、丙烯酸乙酯-丙烯腈-N,N-二甲基丙烯酰胺共聚物等,可使用它们中的一种或者两种以上的组合。其中,优选丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯-丙烯腈共聚物、丙烯酸乙酯-丙烯腈-N,N-二甲基丙烯酰胺共聚物。
另外,对苯氧基树脂的骨架而言,并没有特别限制,例如可以举出双酚A型、双酚F型以及联苯型等。
另外,作为聚酰亚胺树脂,只要是在重复单元中具有酰亚胺键的树脂就没有特别的限定,例如,可以举出使二胺与酸二酐反应并对所得到的聚酰胺酸进行加热、脱水闭环而得到的聚酰亚胺树脂。
作为二胺没有特别限定,例如可以举出3,3'-二甲基-4,4'-二氨基联苯、4,6-二甲基-间苯二胺、2,5-二甲基-对苯二胺等的芳香族二胺;1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷等的硅氧烷二胺,可使用它们中的一种或者两种以上的组合。
另外,作为酸二酐,例如可以举出3,3',4,4'-联苯四羧酸、均苯四甲酸二酐、4,4'-氧代二邻苯二甲酸二酐等,可以使用它们中的一种或者两种以上的组合。
作为聚酰亚胺树脂,既可以是可溶于溶剂的聚酰亚胺树脂,也可以是不溶于溶剂的聚酰亚胺树脂,但从与其它成分(硬化性树脂成分)混合时容易清漆化且操作性优异的观点出发,优选可溶于溶剂的聚酰亚胺树脂。特别是,从可溶于各种有机溶剂的方面,优选使用硅氧烷改性聚酰亚胺树脂。
对成膜性树脂的重均分子量而言,没有特别限定,但优选为8000~1000000左右,更优选为8500~950000左右,进一步优选为9000~900000左右。若成膜性树脂的重均分子量在上述范围,则可提高成膜性并且能够抑制硬化前的树脂组合物层11的流动性。
此外,能够采用例如GPC(凝胶渗透色谱法)来测定成膜性树脂的重均分子量。
另外,作为成膜性树脂成分,可使用该成分的市售品,进而,在不损害本发明效果的范围内,还可使用配合了增塑剂、稳定剂、无机填料、抗静电剂、颜料等各种添加剂的成膜性树脂成分。
另外,在硬化性树脂组合物中,上述成膜性树脂成分的配合量可根据所使用的硬化性树脂组合物的形态而适当地设定。
例如,若为固状的硬化性树脂组合物,则在硬化性树脂组合物中,成膜性树脂成分的配合量优选为5重量%以上,更优选为10重量%以上,进一步优选为15重量%以上。并且,优选为50重量%以下,更优选为45重量%以下,进一步优选为40重量%以下。当成膜性树脂成分的配合量在前述范围内时,能够抑制熔融前的硬化性树脂组合物的流动性,可容易地操作树脂组合物层(导电连接材料)11。
(iii)具有助焊剂功能的化合物
具有助焊剂功能的化合物,是对端子21、41和金属层12上所形成的表面氧化膜具有还原作用的化合物。
作为上述具有助焊剂功能的化合物,没有特别限定,例如,优选使用具有酚羟基和/或羧基的化合物。
作为具有酚羟基的化合物,例如,可举出:苯酚、邻甲酚、2,6-二甲苯酚、对甲酚、间甲酚、邻乙基苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、间乙基苯酚、2,3-二甲苯酚、2,4,6-三甲苯酚、3,5-二甲苯酚、对叔丁基苯酚、邻苯二酚、对叔戊基苯酚、间苯二酚、对辛基苯酚、对苯基苯酚、双酚F、双酚AF、联苯酚、二烯丙基双酚F、二烯丙基双酚A、三苯酚、四苯酚等含有酚羟基的单体类;苯酚酚醛清漆树脂、邻甲酚酚醛清漆树脂、双酚F酚醛清漆树脂、双酚A酚醛清漆树脂等的含有酚羟基的树脂等,可使用它们中的一种或者两种以上的组合。
另外,作为具有羧基的化合物,例如,可举出脂肪族酸酐、脂环式酸酐、芳香族酸酐、脂肪族羧酸、芳香族羧酸等。作为前述脂肪族酸酐,可以举出丁二酸酐、聚己二酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐等。作为前述脂环式酸酐,可以举出甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐、六氢苯酐、四氢苯酐、三烷基四氢苯酐、甲基环己烯二羧酸酐等。作为前述芳香族酸酐,可举出邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、乙二醇双偏苯三酸酯、甘油三偏苯三酸酯等,可使用它们中的一种或者两种以上的组合。
作为脂肪族羧酸,没有特别限定,例如可以举出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、新戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、油酸、富马酸、马来酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二烷二酸、庚二酸等,可使用它们中的一种或者两种以上的组合。其中,优选使用下式(1)所示的脂肪族羧酸,
HOOC-(CH2)n-COOH (1)
式(1)中,n为1~20的整数。
其中,更优选使用己二酸、癸二酸、十二烷二酸。
对芳香族羧酸的结构没有特别的限定,但优选由下式(2)或下式(3)所示的化合物。
式(2)中,R1~R5分别独立地表示1价有机基,且R1~R5中的至少一个为羟基。
式(3)中,R6~R20分别独立地表示1价有机基,其中,R6~R20中的至少一个为羟基或羧基。
作为上述芳香族羧酸,例如可以举出:苯甲酸(安息香酸)、苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、连苯三甲酸、偏苯三甲酸、均苯三甲酸、苯偏四甲酸、连苯四酸、均苯四甲酸、苯六甲酸、二甲苯甲酸、2,3-二甲基苯甲酸、均三甲基苯酸、连三甲基苯酸、甲基苯甲酸、桂皮酸、水杨酸、2,3-二羟基苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸、龙胆酸(2,5-二羟基苯甲酸)、2,6-二羟基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸、没食子酸(3,4,5-三羟基苯甲酸)等苯甲酸衍生物,1,4-二羟基-2-萘甲酸、3,5-二羟基-2-萘甲酸、3,5-二羟基-2-萘甲酸等萘甲酸衍生物,酚酞啉,双酚酸等。可使用它们中的一种或者两种以上的组合。
作为上述具有助焊剂功能的化合物,优选具有对金属层12和端子21、41的表面氧化膜进行还原的作用,且同时具有对硬化性树脂成分进行硬化的作为硬化剂的功能,即优选具有可与硬化性树脂成分发生反应的官能团的化合物,以能够对金属层12与端子21、41进行电连接的。
上述官能团可根据硬化性树脂成分的种类适当地选择,例如,当硬化性树脂成分为环氧树脂时,可举出羧基、羟基、氨基等可与环氧基反应的官能团。这种具有助焊剂功能的化合物在硬化性树脂组合物熔融时,对金属层12和端子21、41上所形成的表面氧化膜进行还原,从而提高它们表面的湿润性,容易形成连接部81,并可使端子21、41之间进行电连接。并且,在通过连接部81完成端子21、41之间电连接后,该化合物作为硬化剂起作用,并加成在硬化性树脂成分中,从而发挥提高树脂的弹性模量或Tg的功能。因此,当将如此的具有助焊剂功能的化合物作为助焊剂使用时,不需要助焊剂清洗,而且,还能够确切地抑制或防止因助焊剂的残留引起的离子迁移的产生。
作为具有如此作用的具有助焊剂功能的化合物,可举出至少具有一个羧基的化合物。例如,当硬化性树脂成分为环氧树脂时,可举出脂肪族二羧酸以及具有羧基和酚羟基的化合物等。
作为前述脂肪族二羧酸没有特别的限定,可举出在脂肪族烃基上结合了两个羧基的化合物。前述脂肪族烃基既可以是饱和或不饱和的非环式,也可以是饱和或不饱和的环式。另外,当脂肪族烃基为非环式时,既可以是直链状,也可以是分支状。
作为该脂肪族二羧酸,例如,可举出在前述式(1)中n为1~20的整数的化合物。当前述式(1)中的n在前述范围内时,助焊剂活性、粘结时的脱气以及硬化性树脂组合物硬化后的弹性模量和玻璃化转变温度的平衡良好。特别是,从能够抑制硬化性树脂组合物硬化后的弹性模量的增加并且提高与内插板30等被粘结物的粘结性的观点出发,优选n为3以上,从能够抑制弹性模量的降低、进一步提高连接可靠性的观点出发,优选n为10以下。
另外,作为由前式(1)所示的脂肪族二羧酸,可以举出戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十八烷二酸、十九烷二酸、二十烷二酸等。其中,优选为己二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二酸,更优选为癸二酸。
并且,作为前述具有羧基和酚羟基的化合物,可举出:水杨酸、2,3-二羟基苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸、龙胆酸(2,5-二羟基苯甲酸)、2,6-二羟基苯甲酸、3,4-二羟基苯甲酸、没食子酸(3,4,5-三羟基苯甲酸)等苯甲酸衍生物,1,4-二羟基-2-萘甲酸、3,5-二羟基-2-萘甲酸等萘甲酸衍生物,酚酞啉,双酚酸等。其中,优选酚酞啉、龙胆酸、2,4-二羟基苯甲酸、2,6-二羟基苯甲酸,更优选酚酞啉、龙胆酸。
对上述具有助焊剂功能的化合物而言,既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
此外,这些化合物均容易吸湿,成为产生空隙的原因,因此在本发明中,优选使用前预先进行干燥。
具有助焊剂功能的化合物的含量可根据所使用的树脂组合物的形态适当地设定。
例如,若树脂组合物为液状,则具有助焊剂功能的化合物的含量优选为硬化性树脂组合物的总重量的1重量%以上,更优选为2重量%以上,特别优选为3重量%以上。并且优选为50重量%以下,更优选为40重量%以下,进一步优选为30重量%以下,特别优选为25重量%以下。
另外,若树脂组合物为固状的树脂组合物,则具有助焊剂功能的化合物的含量优选为硬化性树脂组合物的总重量的1重量%以上,更优选为2重量%以上,特别优选为3重量%以上。并且优选为50重量%以下,更优选为40重量%以下,进一步优选为30重量%以下,特别优选为25重量%以下。
若具有助焊剂功能的化合物的含量在上述范围内,则以能够电连接的程度确实地去除金属层12和端子21、41的表面氧化膜。并且,若树脂组合物为硬化性树脂组合物,则在硬化时能够有效地加成在硬化性树脂成分中而提高硬化性树脂组合物的弹性模量或Tg。另外,可抑制由未反应的具有助焊剂功能的化合物所引发的离子迁移。
(iv)硬化剂
作为具有助焊剂功能的化合物以外的硬化剂,没有特别限定,例如可以举出酚类、胺类、硫醇类等。该硬化剂可根据硬化性树脂成分的种类等适当地选择。例如,当作为硬化性树脂成分使用环氧树脂时,从能够得到与环氧树脂良好的反应性、硬化时的低尺寸变化和硬化后适宜的物性(例如、耐热性、耐湿性等)的观点出发,优选作为硬化剂使用酚类,从硬化性树脂成分硬化后的物性优异的观点出发,更优选使用二官能以上的酚类。此外,这些硬化剂既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
作为酚类,例如可以举出双酚A、四甲基双酚A、二烯丙基双酚A、联苯酚、双酚F、二烯丙基双酚F、三苯酚、四苯酚、苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂等,可使用它们中的一种或者两种以上的组合。其中,从熔融粘度、与环氧树脂的反应性良好,硬化后的物性优异的观点,优选苯酚酚醛清漆树脂和甲酚酚醛清漆树脂。
另外,在硬化性树脂组合物中,上述硬化剂的配合量可根据所使用的硬化性树脂成分和硬化剂的种类、以及当具有助焊剂功能的化合物具有硬化剂功能的官能团时,可根据其官能团的种类或使用量进行适当设定。
例如,若作为硬化性树脂使用了环氧树脂,则优选硬化剂的含量为硬化性树脂组合物总重量的0.1~50重量%左右,更优选为0.2~40重量%左右,进一步优选为0.5~30重量%左右。若硬化剂的含量在前述范围内,则能够充分确保端子21、41之间所形成的连接部81的电连接强度和机械粘结强度。
(v)硬化促进剂
另外,在硬化性树脂组合物中,除上述各种成分之外,还能够添加硬化促进剂。由此,能够可靠地并容易地使硬化性树脂组合物发生硬化。
作为硬化促进剂,没有特别限定,例如可举出咪唑、2-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑鎓偏苯三酸酯、1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸酯、2,4-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基(1')]-乙基-s-三嗪、2,4-二氨基-6-[2'-十一烷基咪唑基(1′)]-乙基-s-三嗪、2,4-二氨基-6-[2'-乙基-4-甲基咪唑基(1')]-乙基-s-三嗪、2,4-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基(1')]-乙基-s-三嗪的异氰脲酸加成物、2-苯基咪唑的异氰脲酸加成物、2-甲基咪唑的异氰脲酸加成物、2-苯基-4,5-二羟基二甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑等的咪唑化合物,可使用它们中的一种或者两种以上的组合。
另外,在硬化性树脂组合物中,能够根据所使用的硬化促进剂的种类适当地设定该硬化促进剂的配合量。
例如,若使用咪唑化合物,则优选咪唑化合物的配合量为硬化性树脂组合物中的0.001重量%以上,更优选为0.003重量%以上,进一步优选为0.005重量%以上。并且,优选上述配合量为1.0重量%以下,更优选为0.7重量%以下,进一步优选为0.5重量%以下。若咪唑化合物的配合量低于前述下限,则根据所用硬化促进剂的种类不同,有时出现无法充分发挥作为硬化促进剂的作用,无法充分使硬化性树脂组合物发生硬化的倾向。另外,若咪唑化合物的配合量超过前述上限,则熔融状态的金属层12在硬化性树脂组合物的硬化结束前无法充分地移动至端子21、41的表面,导致在绝缘性区域形成的密封层80中残留有金属层12的一部分,有可能无法充分确保密封层80中的绝缘性。
(vi)硅烷偶联剂
另外,在硬化性树脂组合物中,还能够添加硅烷偶联剂。
作为硅烷偶联剂,没有特别限定,例如可举出环氧硅烷偶联剂、含有芳香族的氨基硅烷偶联剂等。通过添加如此的硅烷偶联剂,能够提高内插板30等接合构件(被粘结体)与硬化性树脂组合物之间的粘合性。
此外,该硅烷偶联剂既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
另外,在硬化性树脂组合物中,上述硅烷偶联剂的配合量,可根据前述接合构件或硬化性树脂成分等的种类而适宜设定。例如,优选为硬化性树脂组合物的0.01重量%以上,更优选为0.05重量%以上,进一步优选为0.1重量%以上。并且,优选为2重量%以下,更优选为1.5重量%以下,进一步优选为1重量%以下。
此外,在硬化性树脂组合物中,除了上述各成分之外,还可以配合有增塑剂、稳定剂、增粘剂、润滑剂、抗氧化剂、填充剂、抗静电剂和颜料等。
另外,通过混合、分散上述各成分,能够制备如上所述的硬化性树脂组合物。对各成分的混合方法和分散方法没有特别的限定,可通过以往公知的方法进行混合、分散。
另外,可以在溶剂中或在无溶剂下混合前述各成分来制备液状的硬化性树脂组合物。作为此时使用的溶剂,只要是对各成分显示出非活性的溶剂即可,并没有特别的限定,例如可举出:丙酮、甲乙酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)、二异丁基酮(DIBK)、环己酮、二丙酮醇(DAA)等酮类,苯、二甲苯、甲苯等芳香族烃类,甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇等醇类,甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯等溶纤剂类,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、二元酸酯(DBE)、3-乙氧基丙酸乙酯(EEP)、碳酸二甲酯(DMC)等。可使用它们中的一种或者两种以上的组合。此外,对溶剂的使用量而言,优选为混合在溶剂中的成分的固体成分浓度达到10~60重量%的量。
(b)热塑性树脂组合物
热塑性树脂组合物是包含热塑性树脂成分和具有助焊剂功能的化合物、并且在规定温度下软化的热塑性树脂组合物。
另外,在热塑性树脂组合物中,除了热塑性树脂成分和具有助焊剂功能的化合物以外,还可以根据需要而包含成膜性树脂、硅烷偶联剂等。
(i)热塑性树脂成分
作为热塑性树脂成分,没有特别限定,例如可举出:醋酸乙烯酯系、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、氯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸树脂、苯氧基树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、硅氧烷改性聚酰亚胺树脂、聚丁二烯树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂、异丁烯树脂、乙烯醚树脂、液晶聚合物树脂、聚苯硫醚树脂、聚苯醚树脂、聚醚砜树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂、聚氨酯树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、聚缩醛树脂、聚乙烯醇缩乙醛树脂、丁基橡胶、氯丁橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯等。这些热塑性树脂成分既可以是单一的聚合物,也可以是这些热塑性树脂成分中的至少两种以上的共聚物。
对热塑性树脂成分的软化点而言,没有特别的限定,但优选低于构成导电连接片1的金属层12的熔点10℃以上,更优选低于20℃以上,进一步优选低于30℃以上。
另外,对热塑性树脂成分的分解温度而言,没有特别的限定,但优选高于金属层12的熔点10℃以上,更优选高于20℃以上,进一步优选高于30℃以上。
另外,在热塑性树脂组合物中,上述热塑性树脂成分的配合量可根据所使用的热塑性树脂组合物的形态而适当地设定。
例如,在液状热塑性树脂组合物的情况下,优选热塑性树脂成分的配合量为热塑性树脂组合物的10重量%以上,更优选为15重量%以上,进一步优选为20重量%以上,更进一步优选为25重量%以上,还进一步优选为30重量%以上,特别优选为35重量%以上。另外,优选低于100重量%,更优选为95重量%以下,进一步优选为90重量%以下,更进一步优选为75重量%以下,还进一步优选为65重量%以下,特别优选为55重量%以下。
另外,在固状热塑性树脂组合物的情况下,优选热塑性树脂成分的配合量为热塑性树脂组合物的5重量%以上,更优选为10重量%以上,进一步优选为15重量%以上,特别优选为20重量%以上。此外,优选硬化性树脂成分的配合量为90重量%以下,更优选为85重量%以下,进一步优选为80重量%以下,更进一步优选为75重量%以下,还进一步优选为65重量%以下,特别优选为55重量%以下。
若热塑性树脂组合物中的热塑性树脂成分的配合量在前述范围内,则可充分确保端子21、41之间的电连接强度和机械粘结强度。
(ii)具有助焊剂功能的化合物
作为具有助焊剂功能的化合物,可使用与前述“(a)硬化性树脂组合物”中说明的相同的化合物。并且,优选的化合物及其配合量等也相同。
(iii)其它的添加剂
另外,除了热塑性树脂成分和具有助焊剂功能的化合物之外,还可以配合有成膜性树脂、硅烷偶联剂,或者增塑剂、稳定剂、增粘剂、润滑剂、抗氧化剂、无机填料、填充剂、抗静电剂和颜料等,它们可以使用与前述“(a)硬化性树脂组合物”中说明的相同化合物。并且,优选的化合物及其配合量等也相同。
此外,在本发明中,在上述的组合物中,作为树脂组合物优选使用硬化性树脂组合物。其中,更优选相对于树脂组合物的总重量含有10~90重量%的环氧树脂、0.1~50重量%的硬化剂、5~50重量%的成膜性树脂以及1~50重量%的具有助焊剂功能的化合物。并且,进一步优选相对于树脂组合物的总重量含有20~80重量%的环氧树脂、0.2~40重量%的硬化剂、10~45重量%的成膜性树脂以及2~40重量%的具有助焊剂功能的化合物。并且,特别优选相对于树脂组合物的总重量含有35~55重量%的环氧树脂、0.5~30重量%的硬化剂、15~40重量%的成膜性树脂以及3~25重量%的具有助焊剂功能的化合物。由此,可充分确保端子21、41之间的电连接强度和机械的粘结强度。
另外,在导电连接片1中,上述硬化性树脂组合物或者热塑性树脂组合物的配合量,即,树脂组合物层11、13的占有量,可根据所使用的树脂组合物形态进行适当设定。
具体而言,例如,在液状树脂组合物的情况下,优选相对于100重量%的导电连接片为10重量%以上,更优选为20重量%以上,进一步优选为25重量%以上。并且,优选为95重量%以下,更优选为80重量%以下,进一步优选为75重量%以下。
另外,在固状树脂组合物的情况下,优选相对于100重量%的导电连接片为10重量%以上,更优选为15重量%以上,进一步优选为20重量%以上。并且,优选为95重量%以下,更优选为80重量%以下,进一步优选为75重量%以下。
若导电连接片1中的树脂组合物的配合量、即树脂组合物层11、13的占有量处于前述范围内,则可以充分确保内插板30等的连接构件间的电连接强度和机械的粘结强度。
另外,对导电连接片1中树脂组合物层11的厚度而言,没有特别的限定,但优选为1μm以上,更优选为3μm以上,进一步优选为5μm以上。此外,优选树脂组合物层11的厚度为200μm以下,更优选为150μm以下,进一步优选为100μm以下。若树脂组合物层11的厚度在前述范围内,则能够将树脂组合物充分地填充在相邻的端子21、41之间的间隙中来形成密封层80,还能够充分确保树脂组合物硬化后或固化后的机械的粘结强度和对置的端子21、41之间的电连接,还可形成连接部81。
此外,在本实施方式中,导电连接片1是具有第一树脂组合物层11和第二树脂组合物层13这两层的结构,其中,第二树脂组合物层13只要是与上述第一树脂组合物层11相同的构成即可,既可以是与第一树脂组合物层11相同组成的层,也可以是不同组成的层。
另外,导电连接片1只要具有至少一层树脂组合物层即可,可以省略第一树脂组合物层11和第二树脂组合物层13中的任一者,并且,也可以是具有不同于第一树脂组合物层11和第二树脂组合物层13的第三或第四树脂组合物层的构成。
<<金属层12>>
金属层(金属箔层)12,是由低熔点的金属材料所形成的金属箔来构成的层。
如此的金属层12,在加热至熔点以上时发生熔融,并且,由于树脂组合物层11含有具有助焊剂功能的化合物,因此,基于树脂组合物层11中所含的具有助焊剂功能的化合物的作用,形成于金属层12的表面的氧化膜发生还原,从而提高熔融状态的金属层12的湿润性。因此,金属层12有选择性地凝集在端子21、41之间,最终由其固化物来形成连接部81。
在此,在本发明中,作为低熔点的金属材料,适当选择熔点为330℃以下、优选为300℃以下、更优选为280℃以下、进一步优选为260℃以下的金属材料。由此,在半导体装置10的端子21、41间的连接中,能够确切地抑制或者防止半导体装置10的各种构件因热历程导致损伤问题。
并且,从形成连接部81后、即在端子21、41间进行连接后确保半导体装置10的耐热性的观点出发,作为低熔点的金属材料,可适当选择其熔点为100℃以上、优选为110℃以上、更优选为120℃以上的金属材料。
此外,可通过差示扫描热量仪(DSC)来测定低熔点的金属材料、即金属层12的熔点。
对这种低熔点金属材料而言,只要是具有上述熔点并且通过具有助焊剂功能的化合物的还原作用可去除金属层12的表面上所形成的氧化膜的材料即可,并没有特别的限定,可举出由锡(Sn)、铅(Pb)、银(Ag)、铋(Bi)、铟(In)、锌(Zn)、镍(Ni)、锑(Sb)、铁(Fe)、铝(Al)、金(Au)、锗(Ge)和铜(Cu)所组成的组中选出的至少两种以上金属的合金、或者锡的单体等。
在这些合金中,当考虑到熔融温度和机械物性等时,作为低熔点的金属材料,优选由Sn-Pb的合金、作为无铅焊锡的Sn-Bi的合金、Sn-Ag-Cu的合金、Sn-In的合金、Sn-Ag的合金等含Sn的合金构成。
此外,当低熔点的金属材料使用Sn-Pb的合金时,优选锡的含量为30重量%以上且低于100重量%,更优选为35重量%以上且低于100重量%,进一步优选为40重量%以上且低于100重量%。另外,当使用无铅焊锡时,优选锡的含量为15重量%以上且低于100重量%,更优选为20重量%以上且低于100重量%,进一步优选为25重量%以上且低于100重量%。
具体而言,例如,作为Sn-Pb合金可举出Sn-37Pb(熔点183℃),作为无铅焊锡可举出Sn-3.0Ag-0.5Cu(熔点217℃)、Sn-3.5Ag(熔点221℃)、Sn-58Bi(熔点139℃)、Sn-9.0Zn(熔点199℃)、Sn-3.5Ag-0.5Bi-3.0In(熔点193℃)、Au-20Sn(熔点280℃)等。
另外,对金属层12的厚度没有特别限定,可根据对置的端子21、41之间的间隙、以及相邻端子间21、41的隔离距离等进行适当设定。
例如,如本实施方式所述,在半导体装置10的端子21、41之间的连接中,优选金属层12的厚度为0.5μm以上,更优选为3μm以上,进一步优选为5μm以上。另外,优选为100μm以下,更优选为50μm以下,进一步优选为20μm以下。若金属层12的厚度低于前述下限,则由于构成金属层12的金属材料不足而有可能产生未连接的端子21、41;并且,若超过前述上限,则金属材料过剩而有可能在相邻的端子21、41之间因连接部81引起桥接从而发生短路。
此外,对金属层12的制作方法而言,没有特别的限定,可举出由铸块(ingot)等的块通过压延而制作的方法、通过直接对树脂组合物层11进行蒸镀、溅射、镀覆等而形成的方法等。
另外,在导电连接片1中,优选上述低熔点的金属材料的配合量、即金属层12的占有量为导电连接片1中的5重量%以上,更优选为20重量%以上,进一步优选为30重量%以上。并且,优选低于100重量%,更优选为80重量%以下,进一步优选为70重量%以下。
若导电连接片1中的金属材料的配合量、即金属层12的占有量低于前述下限,则由于构成金属层12的金属材料不足而有可能产生未连接的端子21、41;并且,若超过前述上限,则金属材料过剩而有可能在相邻的端子21、41之间因连接部81引起桥接从而发生短路。
或者,可通过相对于导电连接片1的体积比率来定义金属层12的占有量。例如,优选金属层12的占有量(配合量)相对于导电连接片1为1体积%以上,更优选为5体积%以上,进一步优选为10体积%以上。另外,优选为90体积%以下,更优选为80体积%以下,进一步优选为70体积%以下。若金属层12的占有量低于前述下限,则由于构成金属层12的金属材料不足而有可能产生未连接的端子21、41;并且,若超过前述上限,则金属材料过剩而有可能在相邻的端子21、41之间因连接部81引起桥接从而发生短路。
此外,在本实施方式中,如图2所示,说明了在树脂组合物层11的整个面上形成有金属层12的情况,但并不限于所述情况,只要在俯视状态下树脂组合物层11的至少一部分上形成有金属层12即可,对其形状没有特别限定。
即,俯视下在树脂组合物层11的一部分上形成有金属层的情况下,既可以是按重复图案状的方式形成固定形状,也可以是不规则形状,还可以是规则形状与不规则形状混在一起。
具体而言,如图3所示,在树脂组合物层11上,形成有以各种形状被图案化的金属层12。例如,作为金属层12的形状,可举出以点线去除的图案(a)、条纹图案(b)、水珠图案(c)、矩形图案(d)、方格花纹图案(e)、框架图案(f)、格子图案(g)或多层框架图案(h)等。此外,这些形状是示例,可根据目的或用途将这些形状加以组合、或加以变形而使用。
另外,对重复图案状的金属层的制作方法而言,没有特别的限定,可举出将形成为平面状的金属箔以规定的图案打穿(去除)的方法、通过蚀刻等形成规定的图案的方法、还有通过使用遮蔽板或掩模等并利用蒸镀、溅射、镀覆等形成的方法等。
如上所述的导电连接片1的形态,可根据构成树脂组合物层11的树脂组合物的形态等进行适当设定。
例如,当硬化性树脂组合物为液状时,准备金属层12并在其两面涂布硬化性树脂组合物,并将其在规定温度下进行半硬化(B阶化)从而形成树脂组合物层11、13,并作为导电连接片1。另外,在聚酯片等剥离基材上涂布硬化性树脂组合物,并对其在规定温度下以半硬化(B阶化)等为目的而进行成膜,然后从剥离基板上剥离,层压于金属层12上以形成膜状,并作为导电连接片1。
另外,当树脂组合物为固状时,将溶解于有机溶剂中的树脂组合物的清漆涂布在聚酯片等的剥离基材上,在规定的温度下使其干燥而形成树脂组合物层11,然后与金属层12进行粘合而作为导电连接片1。另外,在与上述同样地进行操作所获得的树脂组合物层11上,采用蒸镀等的方法形成金属层12以形成膜状,并将其作为导电连接片1。
此外,为了提高与树脂组合物层11的粘合性,金属层12还可以施加有压花加工。
另外,对导电连接片1的厚度没有特别限定,但优选为1μm以上,更优选为3μm以上,进一步优选为5μm以上。此外,优选为200μm以下,更优选为150μm以下,进一步优选为100μm以下。若导电连接片1的厚度在前述范围内,则可在相邻的端子21、41之间的间隙中充分填充由树脂组合物所构成的密封层80。另外,可充分确保树脂成分硬化后、或者固化后的机械的粘结强度以及所对置的端子之间的电连接。此外,还可以根据目的或用途制造连接端子。
<导电连接片的制造方法>
上述导电连接片1,例如,能够采用如下制造方法进行制造。
(i)在25℃下树脂组合物为液状的情况下
在构成第一树脂组合物层11和第二树脂组合物层13的树脂组合物在25℃下为液状的情况下,首先,准备金属层12。
该金属层12,例如,能够由铸块等的块通过压延来进行制造。
接着,将金属层12浸渍于呈液状的树脂组合物中,由此使液状的树脂组合物附着在金属层12的两面后,在规定温度下使树脂组合物进行半硬化,由此能够制造在金属层12的两面形成有树脂组合物层11、13的导电连接片1。
此外,当需要控制所要形成的树脂组合物层11、13的厚度时,使在液状树脂组合物中浸渍过的金属层12穿过具有规定间隙的刮棒式涂布机(barcoater)、或者将液状树脂组合物通过喷涂机等喷射在金属层12上,由此能够容易地制造作为目标厚度的树脂组合物层11、13。
(ii)在25℃下树脂组合物为膜状的情况下
在构成第一树脂组合物层11和第二树脂组合物层13的树脂组合物在25℃下为膜状的情况下,首先,准备聚酯片等剥离基材。
接着,将在有机溶剂中溶解树脂组合物所得到的清漆,涂布在剥离基材上后,以规定温度使其干燥,由此形成膜状树脂组合物。
接着,准备两片通过前述工序所获得的膜状树脂组合物,在将预先制造的金属层12夹持于上述膜状树脂组合物之间的状态下,通过热辊进行层压,由此能够制造在金属层12的两面上形成有树脂组合物层11、13的导电连接片1。
此外,当使用卷绕状(卷筒状)的金属层12时,将金属层12作为基底基材使用,通过热辊在金属层12的两侧面上层压前述膜状的树脂组合物,从而能够获得卷绕状(卷筒状)的导电连接片1。
并且,当使用卷绕状的金属层12时,在金属层12的两面上,直接涂布如上述所得到的清漆,然后使溶剂挥发、干燥,由此能够获得卷绕状的导电连接片1。
此外,当制造具有图案状的金属层的导电连接片时,首先,例如在剥离基材上配置呈片状的金属层,使用模具并从金属层侧对金属层进行半切穿(halfcut)而去除多余的金属层,由此形成呈图案状的金属层。
接着,将通过上述方法所得到的膜状树脂组合物,配置于金属层的与剥离基材相反侧的面上,并在该状态下使用热辊进行层压之后,将剥离基材从金属层上剥离。
并且,将通过上述方法所得到的膜状树脂组合物,配置于金属层的剥离掉剥离基材的面上,并在该状态下使用热辊进行层压,由此能够制造在金属层的两面上形成有树脂组合物层的导电连接片。
此外,导电连接片的制造方法并不局限于上述方法,导电连接片的制造方法可根据目的或者用途进行适当选择。
如上所述的导电连接片1,可应用于半导体装置10所具有的连接部81和密封层80形成中。
可将本发明的端子间的连接方法或者本发明的连接端子的形成方法,应用于使用了导电连接片1的连接部81和密封层80的形成中。
<本发明的端子间的连接方法>
下面,首先,详细说明通过使用本发明的端子间的连接方法来形成连接部81和密封层80的情况。
图4是用于说明通过本发明的端子间的连接方法来制造半导体装置所具有的连接部和密封层的方法的纵向剖面图;图5是用于说明按照JIS Z 3197来测定金属球的湿润扩散率的方法的纵向剖面图。此外,在下面的说明中,将图4中的上侧称为“上”、下侧称为“下”。
在下面说明的连接部81和密封层80的形成方法(本发明的端子间的连接方法),包括:配置工序,该工序将导电连接片1配置于对置的端子21、41间;加热工序,该工序对导电连接片1进行加热;以及硬化/固化工序,该工序对前述树脂组合物进行硬化或者固化。
此外,在形成连接部81和密封层80时,根据导电连接片1所具有的树脂组合物层11、13由硬化性树脂组合物所构成的情况、以及由热塑性树脂组合物所构成情况,其形成方法有一些不同。因此,下面,将树脂组合物层11、13由硬化性树脂组合物构成的情况作为第一实施方式、由热塑性树脂组合物构成的情况作为第二实施方式来对各实施方式进行说明。
<<第一实施方式>>
在导电连接片1所具有的树脂组合物层11、13由硬化性树脂组合物来构成的第一实施方式中,包括:配置工序,该工序在半导体芯片20与设置有布线图案40的内插板30之间配置导电连接片1;加热工序,该工序在金属层12的熔点以上且构成树脂组合物层11、13的硬化性树脂组合物的硬化不会结束的温度下加热导电连接片1;以及硬化工序,该工序完成硬化性树脂组合物的硬化。
下面详细说明各工序。
[1]配置工序
首先,准备半导体芯片20、以及设置有布线图案40的内插板30。
接着,采用辊压层叠机或者压力机等装置,将导电连接片1热压合于内插板30的布线图案40一侧的面上。
并且,如图4(a)所示,在该状态下,将半导体芯片20与内插板30上的布线图案40,以使它们具有的端子21与端子41分别对置的方式进行对准。
由此,在端子21与端子41分别对置的状态下,在半导体芯片20与设有布线图案40的内插板30之间设置导电连接片1。
此外,导电连接片1并不局限于如图4(a)所示地热压合在内插板30侧,也可以热压合在半导体芯片20侧,还可以热压合在它们两侧。
[2]加热工序
接着,如图4(b)所示,对在前述配置工序[1]中配置于半导体芯片20与设有布线图案40的内插板30之间的导电连接片1,以金属层12的熔点以上的温度进行加热。
对加热温度而言,只要在金属层12的熔点以上即可,例如通过缩短加热时间等调整加热时间来可使金属材料移动在硬化性树脂组合物中的温度范围、即“硬化性树脂组合物的硬化不会结束”的温度范围即可,对其上限并不作特别的限定。
具体而言,优选加热温度为高于金属层12的熔点5℃以上的温度,更优选为高于金属层熔点10℃以上的温度,进一步优选为高于金属层熔点20℃以上的温度,特别优选为高于金属层熔点30℃以上的温度。
具体而言,加热温度可根据所使用的金属层12和硬化性树脂组合物的成分等进行适当设定,但优选为100℃以上,更优选为130℃以上,进一步优选为140℃以上,最优选为150℃以上。此外,从防止需要连接的半导体芯片20和内插板30等的热老化的观点出发,优选加热温度为260℃以下,更优选为250℃以下,进一步优选为240℃以下。
若在该温度下加热导电连接片,则金属层12发生熔融,所熔融的金属层12、即低熔点的金属材料能够移动在树脂组合物层11、13中。
此时,基于硬化性树脂组合物中所含的具有助焊剂功能的化合物的还原作用,形成于金属层12的表面上的氧化膜被还原从而得以去除。因此,熔融状态的金属材料处于湿润性得到提高的状态,促进了金属键合,因此成为容易凝集于对置而配置的端子21、41之间的状态。
并且,在端子21、41的表面所形成的氧化膜也在具有助焊剂功能的化合物的还原作用下得到去除,其湿润性得到提高。其结果是,促进了与金属材料之间的金属键合,从这样的观点看,也会成为熔融状态的金属材料容易凝集于对置而配置的端子21、41之间的状态。
此外,在本发明中,由于金属层12为层状(箔状),因此,当熔融状态的金属层12截断成多块而凝集于端子21、41的表面上时,能够可靠地抑制或防止其中的一部分没有凝集在端子41而残留于树脂组合物层11、13中的问题。因此,能够可靠地防止因金属层12的一部分残留于密封层80中而引起的漏电流的发生。
如上所述,熔融状态的金属材料会移动在硬化性树脂成分中而有选择性地凝集于端子21、41之间。其结果,如图4(c)所示,在端子21、41之间形成由金属材料构成的连接部81,使端子21与端子41之间通过连接部81进行电连接。此时,以包围连接部81的周围的方式填充有硬化性树脂组合物而形成密封层80。其结果,确保了相邻的端子21、41之间的绝缘性,因此防止了相邻的端子21、41之间的短路。
经过如上所述的过程而形成连接部81和密封层80,当相邻的端子21、41的距离为狭窄间距时,无法在对置的端子21、41相互之间选择性地凝集熔融状态的金属材料,由此会导致相邻的端子21、41间发生漏电流的问题。
本发明人鉴于上述问题反复进行了精心研究,结果已经明确:在树脂组合物层11、13中所含的树脂组合物的助焊剂活性低的情况下,会造成无法高选择性地凝集于端子21、41相互之间的问题。
并且,本发明人进一步经过反复研究,发现:在树脂组合物层11、13中配置了由低熔点的金属材料构成的金属球的至少一部分的状态下,按照JISZ 3197中规定的“焊接用树脂类助焊剂试验方法”加热至该金属球的熔融温度以上,然后测定金属球的湿润扩散率,此时,通过对树脂组合物层11、13中所含的构成材料进行适当选择以使其湿润扩散率成为37%以上,能够消除前述问题,从而完成了本发明。
在此,按照JIS Z 3197中规定的焊接用树脂类助焊剂试验方法测定的金属球的湿润扩散率S[%],可通过测定基于加热熔融前的金属球的直径D[mm]以及加热熔融后的金属球的高度H[mm]并用这些值根据下列算式1求出。
S[%]=(D-H)/D×100……式1
更具体而言,首先,准备铜板(例如,长1.0cm×宽1.0cm×厚0.3mm)90,在该铜板90上形成30μm厚度的树脂组合物层11后,进而在该树脂组合物层11上配置直径D为0.5mm的金属球91(参照图5(a))。
对求出金属球的湿润扩散率时用的金属球91而言,没有特别限定,例如能够使用由锡(Sn)、铅(Pb)、银(Ag)、铋(Bi)、铟(In)、锌(Zn)、镍(Ni)、锑(Sb)、铁(Fe)、铝(Al)、金(Au)、锗(Ge)和铜(Cu)所组成的组中选出的至少两种以上的金属的合金、或者由锡的单体构成的金属球。其中,优选使用以Sn-Pb合金、Sn-Ag-Cu合金或者Sn-Ag合金作为主要材料来构成的金属球,并且,更优选使用主要以Sn-37Pb合金(熔点为183℃)或者Sn-3.0Ag-0.5Cu合金(熔点为217℃)所构成的金属球。使用由上述合金构成的金属球91测定其湿润扩散率时的值为37%以上的情况下,能够更有选择性地使熔融状态的金属材料凝集在对置的端子21、41相互之间。其结果是,能够可靠地防止或者抑制相邻的端子21、41间的漏电流的发生。
接着,采用热压合装置(例如,“TMV1-200ABS”,筑波Mechanics株式会社(筑波メカニクス社)制造),对树脂组合物层11上所配置的金属球91进行压合,能够使金属球91的至少一部分嵌入树脂组合物层11中(参照图5(b))。
此外,只要通过压合金属球91而使金属球91的至少一部分嵌入树脂组合物层11中即可,但优选嵌入金属球91的直径D[mm]的1/100~3/50左右,更优选嵌入1/50~3/50左右。若以上述范围内使金属球91嵌入树脂组合物层11中,则能够通过树脂组合物层11中所含的具有助焊剂功能的化合物来去除金属球91上所形成的氧化膜。
另外,对将金属球91热压合在树脂组合物层11时的条件,没有特别的限定,例如,可设定载荷为50N、温度为80℃、时间为5秒。
接着,以高于构成金属球91的低熔点的金属材料的熔点的温度,对金属球91进行加热,以使金属球91成为熔融状态(参照图5(c))。
对加热金属球91的温度而言,只要高于金属材料的熔点即可,例如,优选比金属材料的熔点高10℃以上的温度,更优选为比金属材料的熔点高30℃左右的温度。
另外,优选加热金属球91的时间为5秒以上,更优选为20秒左右。
通过将加热金属球91时的条件设定在上述范围内,能够基本上均匀地使整个金属球91成为熔融状态。
在此,基于树脂组合物层11中所含的具有助焊剂功能的化合物的还原作用,可去除形成于熔融状态的金属球91表面上的氧化膜,借此,熔融状态的金属球91能够在铜板90上湿润扩散。因此,在树脂组合物层11中,若具有助焊剂功能的化合物充分发挥了其还原作用的情况下,可在铜板90上充分地湿润扩散,与此相反,若未充分发挥其还原作用,则无法在铜板90上充分湿润扩散。
接着,通过使熔融状态的金属球91冷却而发生固化后,将树脂组合物层11溶解于溶剂中,从而将其从铜板90上去除(参照图5(d))。
此外,作为溶剂,能够使用与在前述硬化性树脂组合物(a)中作为制备硬化性树脂组合物时使用的溶剂举出的相同的溶剂。
接着,测定因去除树脂组合物层11而在铜板90上露出的金属球91的高度H[mm],并使用上述算式1来求出金属球的湿润扩散率S[%]。
在本发明中,当如上所述根据上述算式1所求出的金属球的湿润扩散率S为37%以上时,在树脂组合物层11中具有助焊剂功能的化合物能够充分地发挥其还原作用,且基于该还原作用,能够可靠地去除金属层12所形成的氧化膜。其结果是,能够可靠地使熔融状态的金属材料凝集在对置的端子21、41相互之间的间隙中,能够可靠地防止或者抑制相邻的端子21、41间的漏电流的发生。
另外,前述湿润扩散率S,只要在37%以上即可,但优选为50%以上,更优选为55%以上。由此,能够更可靠地使熔融状态的金属材料凝集在对置的端子21、41相互之间的间隙中,同时还能够可靠地抑制或者防止因具有助焊剂功能的化合物过量所引起的密封层80中的耐湿性降低的问题。
另外,本发明人经过进一步研究的发现:金属球91的湿润扩散率与树脂组合物层11的酸值量存在相关关系,当树脂组合物层11的酸值量为3.0×10-5~1.0×10-2mol/g时,能够更可靠地使金属球91的湿润扩散率达到37%以上。
在此,在本说明书中,树脂组合物层11的酸值量,可按照JIS K 2501中规定的“石油制品和润滑油-中和值试验方法”来求出。
具体而言,树脂组合物层11的酸值量由如下方法测定:将构成树脂组合物层11的树脂组合物(约0.2g)溶解于丙酮(100mL)中而配制树脂组合物溶液,按照电位滴定法,用氢氧化钠水溶液(0.05mol/L)滴定该树脂组合物溶液,并采用自动电位滴定装置(例如“AT-500N”,京都电子工业株式会社制造)来测定滴定曲线;然后,根据树脂组合物的重量M[g]、氢氧化钠水溶液的浓度C[mol/L]、以及将所得到的滴定曲线上的拐点作为终点时到该终点(拐点)为止的氢氧化钠水溶液的滴加量(滴定量)A[L],并通过下列算式2求出酸值量。
酸值量[mol/g]=(A×C)/M……式2
优选树脂组合物层11的酸值量为3.0×10-5~1.0×10-2mol/g,更优选为8×10-5~5×10-3mol/g。由此,能够更可靠地设定金属球91的湿润扩散率为37%以上。
另外,在树脂组合物层11即树脂组合物中,具有助焊剂功能的化合物的配合量根据所选择的具有助焊剂功能的化合物的种类而存在少许不同,但优选所述配合量为1~50重量%左右,更优选为2~40重量%左右,特别优选为3~25重量%左右。由此,能够可靠地设定树脂组合物层11的酸值量在3.0×10-5~1.0×10-2mol/g的范围内。
并且,作为具有助焊剂功能的化合物,优选使用前述化合物中由上式(1)所示的脂肪族羧酸、或者由上式(2)或上式(3)所示的芳香族羧酸。通过选择上述化合物作为具有助焊剂功能的化合物,能够更可靠地将树脂组合物层11的酸值量设定于前述范围内。
在使用了如上所述的导电连接片1的连接部81和密封层80的形成方法中,能够使加热熔融的金属材料有选择性地凝集于端子21、41之间而形成连接部81,并在其周围形成由硬化性树脂组合物构成的密封层80。其结果,可确保相邻的端子21、41之间的绝缘性,从而可靠地防止漏电流的发生,因此,能够提高通过连接部81连接的端子21、41之间的连接可靠性。
另外,在微细的布线电路中也能够一次性地实施多个端子21、41之间的电连接。进而,在下一工序[3]中,可通过使硬化性树脂组合物硬化来提高连接部81和密封层80的机械强度。
此外,在本工序[2]中,可以在加压状态下加热半导体芯片20和内插板30,以使对置的端子21、41之间的距离接近。例如,使用公知的热压合装置等装置,在图4(b)中半导体芯片20和内插板30相互接近的方向进行加热和加压,能够将相互对置的各端子21、41之间的距离控制在固定值,从而能够提高相互对置的端子21、41之间通过连接部81进行的电连接可靠性。
进而,在加压或加热时,可施加超声波或电场等,或可使用激光或电场感应等的特殊加热。
[3]硬化工序
接着,在前述加热工序[2]中形成连接部81和密封层80后,通过使硬化性树脂组合物发生硬化来固定密封层80。
由此,能够同时充分确保端子21、41间的基于连接部81的电连接可靠性和基于密封层80的机械的可靠性。
特别是,在本实施方式中,由于使用了高熔融粘度时具有高绝缘电阻值的硬化性树脂组合物,因此,能够更可靠地确保密封层(绝缘性区域)80的绝缘性。
可通过加热硬化性树脂组合物来实施硬化性树脂组合物的硬化。硬化性树脂组合物的硬化温度可根据硬化性树脂组合物的成分来适当设定。具体而言,优选比前述加热工序[2]中的加热温度至少低5℃的温度,更优选为至少低10℃的温度。更具体而言,优选为100℃以上,更优选为120℃以上,进一步优选为130℃以上,最优选为150℃以上。并且,优选为300℃以下,更优选为260℃以下,进一步优选为250℃以下,最优选为240℃以下。当硬化温度在前述范围内时,能够可靠地防止导电连接片1的热分解,并能够使硬化性树脂组合物充分硬化。
经过如上所述的工序,在半导体芯片20与设置有布线图案40的内插板30之间,形成连接部81和密封层80。
<<第二实施方式>>
在导电连接片1具有的树脂组合物层11、13由热塑性树脂组合物来构成的第二实施方式中,包括:配置工序,该工序在半导体芯片20与设置有布线图案40的内插板30之间配置导电连接片1;加热工序,该工序在金属层12的熔点以上且构成树脂组合物层11、13的热塑性树脂组合物发生软化的温度下加热导电连接片1;以及固化工序,该工序使热塑性树脂组合物发生固化。
下面详细说明各工序。
[1]配置工序
在树脂组合物层11、13由热塑性树脂组合物构成的本实施方式中,也与树脂组合物层11、13由热硬化性树脂组合物构成的前述第一实施方式同样地,在端子21和端子41分别对置的状态下,在半导体芯片20与设置有布线图案40的内插板30之间,设置导电连接片1。
[2]加热工序
接着,如图4(b)所示,对在前述配置工序[1]中配置于半导体芯片20与设有布线图案40的内插板30之间的导电连接片1,以金属层12的熔点以上的温度进行加热,。
优选加热温度为高于金属层12的熔点5℃以上的温度,更优选为高于金属层12的熔点10℃以上的温度,进一步优选为高于金属层12的熔点20℃以上的温度,特别优选为高于金属层12的熔点30℃以上的温度。
具体而言,加热温度可根据所使用的金属层12和热塑性树脂组合物的成分等进行适当设定,例如,可设定为与前述第一实施方式的加热工序[2]中所说明的相同的温度范围。
若在该温度下加热导电连接片1,则金属层12发生熔融,熔融的金属层12即低熔点的金属材料能够移动在树脂组合物层11、13中。
此时,在本发明中,如前面所述,以使金属球91的湿润扩散率成为37%以上的方式,设定热塑性树脂组合物中所含的具有助焊剂功能的化合物的种类和含量,因此,基于该具有助焊剂功能的化合物的还原作用,能够使金属层12的表面所形成的氧化膜还原而可靠地去除。因此,熔融状态的金属材料处于湿润性得到提高的状态中,促进了金属键合,由此成为容易凝集于对置而配置的端子21、41之间的状态。
此外,在本发明中,由于金属层12为层状(箔状),因此,当熔融状态的金属层12截断成多块而凝集于端子41的表面上时,能够可靠地抑制或防止其中一部分没有凝集于端子41而残留于树脂组合物层11、13中的问题。因此,能够可靠地防止因金属层12的一部分残留于密封层80中而引起的漏电流的发生。
并且,在端子21、41的表面所形成的氧化膜也在具有助焊剂功能的化合物的还原作用下得到去除,因此能够可靠地提高其湿润性。其结果是,促进了与金属材料之间的金属键合,从这样的观点看,也成为熔融状态的金属材料容易凝集于对置而配置的端子21、41之间的状态。
如上所述,熔融状态的金属材料会移动在热塑性树脂成分中而有选择性地凝集于端子21、41之间的间隙中。其结果,如图4(c)所示,在端子21、41之间形成由金属材料构成的连接部81,使端子21与端子41通过连接部81进行电连接。此时,以包围连接部81的周围的方式填充有热塑性树脂组合物,从而形成密封层80。其结果,确保了相邻的端子21、41之间的绝缘性,因此可靠地防止相邻的端子21、41之间的短路。
在如上所述的连接部81和密封层80的形成方法中,能够使加热熔融的金属材料有选择性地凝集于端子21、41之间而形成连接部81,并在其周围形成由热塑性树脂组合物构成的密封层80。其结果,可确保相邻的端子21、41之间的绝缘性,从而可靠地防止漏电流的发生,因此,能够提高端子21、41之间通过连接部81进行的连接可靠性。
另外,在微细的布线电路中也能够一次性地实施多个端子21、41之间的电连接。进而,在下一工序[3]中,可通过使热塑性树脂组合物固化来提高连接部81和密封层80的机械强度。
[3]固化工序
接着,在前述加热工序[2]中形成连接部81和密封层80后,通过使热塑性树脂组合物发生固化来固定密封层80。
由此,能够同时充分确保端子21、41间的基于连接部81的电连接可靠性和基于密封层80的机械的可靠性。
热塑性树脂组合物的固化,可通过对前述加热工序[2]中加热的热塑性树脂组合物进行冷却来实施。
基于热塑性树脂组合物的冷却进行的热塑性树脂组合物的固化、即密封层80的固定,可根据热塑性树脂组合物的成分进行适当选择。具体而言,既可以采用自然冷却的方法,也可以采用吹送冷气等的方法中适当选出。
对热塑性树脂组合物的固化温度而言,没有特别的限定,但优选低于金属层12的熔点。具体而言,优选热塑性树脂组合物的固化温度低于金属层12的熔点10℃以上,更优选低于20℃以上。另外,热塑性树脂组合物的固化温度优选为50℃以上,更优选为60℃以上,进一步优选为100℃以上。当热塑性树脂组合物的固化温度在前述范围内时,能够可靠地形成连接部81,并且能够使密封层80发挥优异的耐热性。其结果,能够确切地保证相邻的端子21、41之间的绝缘性,并能够更加可靠地防止相邻的端子21、41之间的短路。
经过如上所述的工序,在半导体芯片20与设置有布线图案40的内插板30之间,形成连接部81和密封层80。
此外,在第一实施方式和第二实施方式中,针对半导体芯片20和布线图案40分别具有的端子21与端子41之间形成连接部81以进行电连接的情况进行了说明,但并不局限于所述情况,还可在对各种电子设备带有的电子部件所具有的端子相互之间进行电连接的情况下使用,并且,作为电子部件例如可以举出半导体晶片、刚性基板和柔性基板等。
<本发明的连接端子的形成方法>
接着,说明采用本发明的连接端子的形成方法形成连接部81和密封层80的情况。
此时,首先,采用本发明连接端子的形成方法,在半导体芯片20的端子21侧的面上形成连接端子85和加强层86;接着,将设置有这些连接端子85和加强层86的半导体芯片20,在内插板30的布线图案40侧的面上进行连接(安装),从而形成连接部81和密封层80。
下面,详细说明采用本发明的连接端子的形成方法在半导体芯片20的端子21侧的面上形成连接端子85和加强层86的方法。
图6是用于说明通过使用本发明的连接端子的形成方法来与半导体芯片具有的端子相对应地形成连接端子的方法的纵向剖面图。此外,在下面的说明中,将图6中的上侧称为“上”、下侧称为“下”。
在以下所说明的连接端子85和加强层86的形成方法中,包括:配置工序,该工序在半导体芯片20的端子21侧的面上配置导电连接片1;以及加热工序,该工序对导电连接片1进行加热。
此外,在形成连接端子85和加强层86时,根据导电连接片1所具有的树脂组合物层11、13由硬化性树脂组合物所构成的情况、以及由热塑性树脂组合物所构成的情况,其形成方法有一些不同。因此,下面,将树脂组合物层11、13由硬化性树脂组合物构成的情况作为第三实施方式、由热塑性树脂组合物构成的情况作为第四实施方式来对各实施方式进行说明。
<<第三实施方式>>
在导电连接片1具有的树脂组合物层11、13由硬化性树脂组合物来构成的第三实施方式中,包括:配置工序,该工序在半导体芯片20的端子21侧的面设置导电连接片1;以及加热工序,该工序在金属层12的熔点以上且构成树脂组合物层11、13的硬化性树脂组合物的硬化不会结束的温度下加热导电连接片1。
下面,详细说明各工序。
[1]配置工序
首先,如图6(a)所示,准备在下侧面上具有端子21的半导体芯片20。
接着,采用辊压层叠机或者压力机等装置,将导电连接片1,热压合(配制)于半导体芯片20的端子21一侧的面上。
由此,会使半导体芯片20的端子21侧的面上露出的端子21与导电连接片1接触。
[2]加热工序
接着,如图6(b)所示,对在前述配置工序[1]中配置在半导体芯片20的端子21一侧的面上的导电连接片1(金属层12),以金属层12的熔点以上的温度进行加热。
对导电连接片1进行加热的温度,可设定为与前述第一实施方式的加热工序[2]中对导电连接片1进行加热的温度相同的温度。
若在该温度下加热导电连接片,则金属层12发生熔融,所熔融的金属层12即低熔点的金属材料能够移动在树脂组合物层11、13中。
此时,在本发明中,如前面所述,以使金属球91的湿润扩散率成为37%以上的方式设定了硬化性树脂组合物所含的具有助焊剂功能的化合物的种类和含量,因此,基于该具有助焊剂功能的化合物的还原作用,能够使金属层12的表面上所形成的氧化膜还原从而可靠地去除。因此,熔融状态的金属材料处于湿润性得到提高的状态,促进了金属键合,从这一点看,会成为容易凝集于端子21的表面上的状态。
并且,在端子21的表面所形成的氧化膜也在具有助焊剂功能的化合物的还原作用下得到去除,因此提高了其湿润性。其结果是,促进了上述端子与金属材料之间的金属键合,从这样的观点看,也会成为熔融的金属层12容易凝集于端子21的表面上的状态。
此外,在本发明中,金属层12为层状(箔状),因此,当熔融状态的金属层12截断成多块而凝集于端子21的表面上时,能够可靠地抑制或防止其中一部分没有凝集于端子21而残留于树脂组合物层11、13中的问题。因此,能够可靠地防止因金属层12的一部分残留于加强层86中而引起的漏电流的发生。
如上所述,熔融状态的金属材料会移动在树脂组合物层11、13中即硬化性树脂成分中,从而有选择性地凝集于端子21的表面上。在该状态下冷却导电连接片1时,如图6(c)所示,在端子21的表面形成由固化的金属材料构成的连接端子85。此时,以包围连接端子85的周围的方式填充有硬化性树脂组合物,从而形成加强层86。其结果,确保了相邻连接端子85之间的绝缘性,因此会可靠地防止相邻连接端子85之间的短路。
在如上所述的连接端子85和加强层86的形成方法中,能够使加热熔融的金属材料有选择性地凝集于端子21而形成连接端子85,并在其周围形成由硬化性树脂组合物构成的加强层86。其结果是,能够确保相邻连接端子85之间的绝缘性。
另外,以微细间距具有多个端子21的半导体芯片20中,也可以与端子21相对应地一次性形成多个连接端子85。
此外,本工序[2]中,可以在加压的状态下加热导电连接片1和半导体芯片20,以使导电连接片1与端子21之间的距离接近。例如,使用公知的热压合装置等装置,在图6(b)中的导电连接片1和半导体芯片20相互接近的方向上进行加热和加压,由此能够将导电连接片1和端子21之间的距离控制在固定值,从而可进一步提高熔融状态的金属材料在端子21表面上的凝集性。
进而,在加压或加热时,可施加超声波或电场等,或可使用激光或电场感应等的特殊加热。
经过如上所述的工序[1]和工序[2],形成连接端子85和加强层86。即,在用于形成连接端子85和加强层86的配置工序[1]和加热工序[2]中,适用本发明的连接端子和加强层的形成方法。
此外,如本实施方式,当作为树脂组合物层11、13中所含的树脂成分使用硬化性树脂成分时,优选在前述加热工序[2]中预先使硬化性树脂组合物成为未完全硬化的状态。由此,在内插板30的布线图案40侧的面上安装设置有连接端子85和加强层86的半导体芯片20时,能够通过对加强层86进行加热而再次成为熔融状态。
在内插板30的布线图案40侧的面上配置了上述设有连接端子85和加强层86的半导体芯片20的状态下,对连接端子85和加强层86进行加热,使连接端子85再次成为熔融状态,从而,此后可通过冷却在半导体芯片20与布线图案40之间形成连接部81和密封层80。
并且,在本实施方式中,作为树脂组合物层11、13中所含的树脂成分,包括硬化性树脂成分,并且还存在该树脂成分的未硬化状态的成分,因此,通过使硬化性树脂组合物发生硬化来对密封层80进行固定。由此,能够提高连接部81和密封层80的机械强度。
<<第四实施方式>>
在导电连接片1具有的树脂组合物层11、13由热塑性树脂组合物构成的第四实施方式中,包括:配置工序,该工序在半导体芯片20的端子21侧的面设置导电连接片1;以及加热工序,该工序在金属层12的熔点以上且构成树脂组合物层11、13的热塑性树脂组合物发生软化的温度下加热导电连接片1。
下面,详细说明各工序。
[1]配置工序
在树脂组合物层11、13由热塑性树脂组合物构成的本实施方式中,也与树脂组合物层11、13由热硬化性树脂组合物构成的前述第三实施方式同样地,在半导体芯片20的端子21侧的面上热压合(配置)导电连接片1,使半导体芯片20的端子21侧的面上露出的端子21与导电连接片1进行接触。
[2]加热工序
接着,如图6(b)所示,对在前述配置工序[1]中配置在半导体芯片20的端子21一侧的面上的导电连接片1(金属层12),以金属层12的熔点以上的温度进行加热。
对导电连接片1进行加热的温度,可设定为与前述第一实施方式的加热工序[2]中对导电连接片1进行加热的温度相同的温度。
若在该温度下加热导电连接片1,则金属层12发生熔融,所熔融的金属层12即低熔点的金属材料能够移动在树脂组合物层11、13中。
此时,在本发明中,如前面所述,以使金属球91的湿润扩散率成为37%以上的方式,设定热塑性树脂组合物中所含的具有助焊剂功能的化合物的种类和含量,因此,基于该具有助焊剂功能的化合物的还原作用,能够使金属层12的表面上所形成的氧化膜还原从而得到去除。因此,熔融状态的金属材料处于湿润性得到提高的状态,促进了金属键合,因此会成为容易凝集于端子21的表面上状态。
并且,在端子21的表面所形成的氧化膜也在具有助焊剂功能的化合物的还原作用下得到去除,因此也提高了其湿润性。其结果是,促进了上述端子与金属材料之间的金属键合,从该观点看,也会成为熔融的金属层12容易凝集于端子21的表面的状态。
此外,在本发明中,金属层12为层状(箔状),因此,当熔融状态的金属层12截断成多块而凝集于端子21的表面上时,能够可靠地抑制或防止其中一部分没有凝集于端子21而残留于树脂组合物层11、13中的问题。因此,能够可靠地防止因金属层12的一部分残留于加强层86中而引起的漏电流的发生。
如上所述,熔融状态的金属材料会移动在树脂组合物层11、13中即热塑性树脂成分中,从而有选择性地凝集于端子21的表面上。其结果是,如图6(c)所示,在端子21的表面形成由金属材料构成的连接端子85。此时,通过冷却,热塑性树脂组合物包围连接端子85的周围而发生固化,从而形成加强层86。其结果,确保了相邻连接端子85之间的绝缘性,因此会可靠地防止相邻连接端子85之间的短路。
在如上所述的连接端子85和加强层86的形成方法中,能够使加热熔融的金属材料有选择性地凝集于端子21而形成连接端子85,并在其周围形成由热塑性树脂组合物构成的加强层86。其结果是,能够确保相邻连接端子85之间的绝缘性。
另外,以微细间距具有多个端子21的半导体芯片20中,也可以与端子21相对应地一次性形成多个连接端子85。
此外,本工序[2]中,可以在加压状态下加热导电连接片1和半导体芯片20,以使导电连接片1与端子21之间的距离接近。例如,使用公知的热压合装置等装置,在图6(b)中导电连接片1和半导体芯片20相互接近的方向上进行加热和加压,由此能够将导电连接片1和端子21之间的距离控制在固定值,可进一步提高熔融状态的金属材料在端子21的表面上的凝集性。
进而,在加压或加热时,可施加超声波或电场等,或可使用激光或电场感应等的特殊加热。
经过如上所述的工序[1]和工序[2],形成连接端子85和加强层86。即,在用于形成连接端子85和加强层86的配置工序[1]和加热工序[2]中,适用本发明的连接端子和加强层的形成方法。
如上所述,当使用导电连接片1在半导体芯片20的端子21侧的面上形成连接端子85时,在需要形成连接端子85的部分上配置导电连接片1并进行加热,由此会使熔融状态的金属层12有选择性地凝集于端子21上,其结果,形成了连接端子85。
在内插板30的布线图案40侧的面上配置了上述设有连接端子85和加强层86的半导体芯片20的状态下,对连接端子85和加强层86进行加热,由此会使连接端子85再次成为熔融状态,从而,通过此后进行冷却,可在半导体芯片20与布线图案40之间形成连接部81和密封层80。
并且,在本实施方式中,作为树脂组合物层11、13中所含的树脂成分包括热塑性树脂成分,因此,通过如前面所述的冷却,能够使热塑性树脂组合物固化,由此使密封层80固定,从而能够提高连接部81和密封层80的机械强度。
经过如上所述的工序,在半导体芯片20的设置有端子21的面上形成连接端子85,并以包围该连接端子85的方式形成加强层86。
此外,在第三实施方式和第四实施方式中,针对与半导体芯片20具有的端子21相对应地形成连接端子85时采用本发明连接端子的形成方法的情况进行了说明,但并不局限于所述情况,还能够在各种电子设备中所用的电子部件具有的端子(电极)上形成连接端子(凸块)的情况下使用,并且,作为各种电子部件,例如可以举出半导体晶片和柔性基板等。
以上,说明了本发明的导电连接片、端子间的连接方法、连接端子的形成方法、半导体装置和电子设备,但本发明并不限定于这些。
例如,本发明的导电连接片的各部分的构成,能够置换成可发挥相同功能的任意构成、或者附加任意的构成。
另外,在本发明的端子间的连接方法和连接端子的形成方法中,可根据需要增加任意工序。
实施例
接下来,说明本发明的具体实施例。
1.评价方法
在为了使用各实施例和各比较例的导电连接片连接对置端子相互之间而制作的端子连接体中,采用如下方法,对端子间的连接电阻、导通路(连接部)形成性以及位于导通路以外区域中的密封层中有无残留的金属层进行测定或者评价。
(1)连接电阻
将所得到的端子连接体中对置的端子之间电阻,通过四端子法(电阻仪:岩崎通信机(株)制造的“Digital Multimeter VOA7510”;测定探针:日置电机(株)制造的“Pin Type Lead(ピン型リード)9771”)测定12点,当其平均值小于30mΩ的情形判定为“A”,当其平均值为30mΩ以上的情形判定为“B”。
(2)导通路形成性
对所得到的端子连接体中对置的10组端子,用扫描型电子显微镜(日本电子(株)制造的“JSM-7401F”)观察其端子之间的截面,当在所有10组中通过焊锡均形成了圆柱状的导通路(连接部)的情况判定为“A”、即使在1组中存在没有形成导通路的端子的情况判定为“B”、当与相邻的端子发生短路的情况判定为“C”。
(3)残留焊锡的有无
通过扫描型电子显微镜(SEM)(型号为“JSM-7401F”,日本电子株式会社制造)观察所得到的端子连接体的截面,当所有的金属层(金属材料)都有助于对置的端子之间的导通路形成的情况判定为“A”,当无助于导通路形成而在所对置的端子之间(连接部)以外的树脂(密封层)中残留金属层的一部分的情况判定为“B”。
2.金属球的湿润扩散率的测定
在以金属球的至少一部分嵌入各实施例和各比较例的导电连接片所具有的树脂组合物层中的方式配置金属球的状态下,通过对该金属球进行加热,求出熔融时的金属球的湿润扩散率。
更详细而言,通过如下所述的操作求出各实施例和各比较例的导电连接片的树脂组合物层中的金属球的湿润扩散率。
首先,准备长1.0cm×宽1.0cm×厚0.3mm的铜板,采用为了形成各实施例和各比较例的导电连接片所具有的树脂组合物层而配制的树脂组合物,在该铜板上形成厚度为30μm的树脂组合物层之后,进而在该树脂组合物层上配置5个直径D为0.5mm的金属球,由此获得湿润扩散率测定用片。
接着,采用热压合装置(“TMV1-200ABS”,筑波Mechanics株式会社(筑波メカニクス社)制造),对树脂组合物层上所配置的金属球,在载荷为50N、温度为80℃、时间为5秒的条件进行压合,由此使金属球的一部分嵌入树脂组合物层中。
接着,以比构成金属球的低熔点的金属材料的熔点高30℃的温度来加热金属球20秒,使金属球成为熔融状态。
接着,使熔融状态的金属球冷却而使之固化后,将树脂组合物层溶解于丙酮中,从而将其从铜板去除。
接着,测定通过去除树脂组合物层而在铜板上露出的金属球的高度H[mm],并使用上述算式1求出了金属球的湿润扩散率S[%]。
3.树脂组合物层的酸值量的测定
采用电位滴定法,测定了各实施例和各比较例的导电连接片所具有的树脂组合物层的酸值量。
更详细而言,通过如下所述操作求出各实施例和各比较例的导电连接片的树脂组合物层的酸值量。
即,精确称量约0.2g构成树脂组合物层的树脂组合物,然后,将该树脂组合物溶解于丙酮(100mL)中,由此配制树脂组合物溶液。并且,用氢氧化钠水溶液(0.05mol/L)滴定该树脂组合物溶液,采用自动电位滴定装置(“AT-500N”,京都电子工业株式会社制造;复合玻璃电极:“98-100-C173”,京都电子工业株式会社制造)来测定滴定曲线,并根据树脂组合物的重量M[g]、氢氧化钠水溶液的浓度为[mol/L]、以及将所得到的滴定曲线上的拐点作为终点时到终点(拐点)为止的氢氧化钠水溶液滴加量(滴定量)A[L],使用上述算式2求出酸值量。
4.导电连接片和湿润扩散率测定用片的制作
[实施例1~6、比较例1~2]
首先,分别准备:作为环氧树脂的双酚A型环氧树脂(“EPICLON-840S”,大日本油墨化学工业株式会社(Dainippon Ink andChemicals,Inc.)制造,环氧当量为185g/eq);作为固化剂的苯酚酚醛清漆树脂(“PR-53647”,住友电木株式会社制造);作为成膜性树脂的改性联苯酚型环氧树脂(“YX-6954”,日本环氧树脂株式会社(Japan Epoxy ResinsCo.,Ltd.)制造);作为具有助焊剂功能的化合物的癸二酸(化合物1,东京化成工业株式会社(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)制造)、龙胆酸(化合物2,みどり化学株式会社(Midori Kagaku Co.,Ltd.)制造)和酚酞啉(化合物3,东京化成工业株式会社(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)制造);作为硅烷偶联剂的2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(“KBM-303”,信越化学工业社制造);作为硬化促进剂的2-苯基-4-甲基咪唑(“Curezol2P4MZ”,四国化成工业社制造)。
然后,将用于形成各实施例和各比较例的导电连接片所具有的树脂组合物层的树脂组合物,按照各实施例和比较例各自在表1、2中所示的配合比,溶解于甲乙酮(MEK)中,由此配制树脂固体成分含量为40%的树脂组合物的清漆。并且,采用逗号刮刀涂布机(comma coater),在聚酯片上涂布所获得的清漆,并在90℃×5分钟的条件下使其干燥,从而获得膜状的厚度为30μm的树脂组合物。
接着,作为金属层准备了焊锡箔A(Sn/Pb=63/37(重量比)、熔点为183℃、密度为8.4g/cm3、厚度为10μm)和焊锡箔B(Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.5(重量比)、熔点为217℃、密度为7.4g/cm3、厚度为10μm)。
然后,按照各实施例和比较例,如表1、2所示地选择焊锡箔A或者焊锡箔B的金属层,将各实施例和各比较例用的膜状树脂组合物,在60℃、0.3MPa、0.3m/min的条件下层压于金属层的两面上,由此制作在金属层的两面具有厚度为30μm的树脂组合物层的导电连接片。
另外,作为金属球准备了焊锡球A(Sn/Pb=63/37(重量比)、熔点为183℃、密度为8.4g/cm3、直径为0.5mm)和焊锡球B(Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.5(重量比)、熔点为217℃、密度为7.4g/cm3、直径为0.5mm)。
并且,对各实施例和比较例,作为金属球选择与表1、2所示的焊锡箔A和焊锡箔B对应的焊锡球A或焊锡球B,并且在另行准备的铜板上,采用以各实施例和各比较例用而制备的树脂组合物来形成树脂组合物层后,将金属球配置于树脂组合物层上,由此制作出用于测定金属球湿润扩散率的湿润扩散率测定用片。
然后,采用前述金属球的湿润扩散率的测定方法,对上述各湿润扩散率测定用片求出金属球的湿润扩散率。将其结果示于表1、表2中。
5.使用了导电连接片的端子间的连接
接着,使用各实施例和各比较例的导电连接片来实施对置端子间的连接。
更详细而言,首先,作为基板,准备了两片由FR-4基材(厚度为0.1mm)和电路层(铜电路、厚度为12μm)构成、并具有在铜电路上实施Ni/Au镀覆(厚度为3μm)而形成的连接端子(端子直径为100μm、相邻端子的中心距离为300μm)的基板。
接着,对各个实施例和比较例,将各实施例和各比较例的导电连接片配置于上述构成的基板之间,并在该状态下,采用热压合装置(“TMV1-200ASB”,筑波Mechanics株式会社(筑波メカニクス社)制造),在表1、2所示的条件下施加热压合(基板间的间隙为50μm),以在所对置的端子相互之间形成连接部,由此对端子间进行电连接。然后,在180℃下加热1小时以使树脂组合物发生硬化,从而得到端子连接体。
接着,对所得到的端子连接体,根据前述评价方法,评价了对置端子间的连接电阻、端子间的导通路形成性以及绝缘性区域中的残留焊锡的有无。将其结果示于表1、表2中。
6.导电连接片所具有的树脂组合物层的酸值量的测定
将以各实施例和各比较例用而配制的树脂组合物进行干燥后,分别称量0.2g干燥产物,然后采用前述树脂组合物层酸值量的测定方法,求出这些产物的酸值量。将其结果示于表1、表2中。
表1
环氧树脂:双酚A型环氧树脂,大日本油墨化学工业株式会社(Dainippon Ink and Chenicals,Inc.)制造的“EPICLON-840S”、环氧当量为185g/eq
硬化剂:苯酚酚醛清漆树脂,住友电木株式会社制造的“PR-53647”
成膜性树脂:改性双酚型环氧树脂,日本环氧树脂株式会社(Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.)制造的“YX-6954”
具有助焊剂功能的化合物1:癸二酸,东京化成工业株式会社(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)制造的“癸二酸(セバシン酸)”
具有助焊剂功能的化合物2:龙胆酸,みどり化学株式会社(Midori Kagaku Co.,Ltd.)制造的“龙胆酸”
具有助焊剂功能的化合物3:酚酞啉,东京化成工业株式会社制造的“酚酞啉”
硅烷偶联剂:2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷,信越化学工业株式会社制造的“KBM-303”
硬化促进剂:2-苯基-4-甲基咪唑,四国化成工业株式会社制造的“Curezol 2P4MZ”
焊锡箔A:Sn/Pb=63/37(熔点:183℃)
焊锡箔B:Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.5(熔点:217℃)
表2
环氧树脂:双酚A型环氧树脂,大日本油墨化学工业株式会社(Dainippon Ink and Chenicals,Inc.)制造的“EPICLON-840S”、环氧当量为185g/eq
硬化剂:苯酚酚醛清漆树脂,住友电木株式会社制造的“PR-53647”
成膜性树脂:改性双酚型环氧树脂,日本环氧树脂株式会社(Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.)制造的“YX-6954”
具有助焊剂功能的化合物3:酚酞啉,东京化成工业株式会社制造的“酚酞啉”
硅烷偶联剂:2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷,信越化学工业株式会社制造的“KBM-303”
硬化促进剂:2-苯基-4-甲基咪唑,四国化成工业株式会社制造的“Curezol 2P4MZ”
焊锡箔B:Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.5(熔点:217℃)
如表1、表2所示,在各实施例中树脂组合物层的酸值量为3.0×10-5~1.0×10-2mol/g的范围内,因此,能够设定金属球的湿润扩散率在37%以上。
并且,由于设定金属球的湿润扩散率在上述范围内,在各实施例中,能够使金属层有选择性地凝集于端子的相互之间,各评价项目均得到了优良的结果。
与此相比,在各比较例中,由于树脂组合物层的酸值量低,因此,无法充分地去除金属层表面形成的氧化膜,金属球的湿润扩散率低于37%。因此无法使金属层有选择性地凝集于端子间,各评价结果与各实施例相比明显差。工业实用性
若使用本发明的导电连接片来形成用于电连接端子相互之间的连接部,则能够有选择性地使加热熔融的金属材料凝集在端子相互之间来形成连接部,并在其周围形成由树脂成分构成的密封层。其结果是,能够用树脂成分来覆盖连接部的周围,因此,连接部被固定。另外,通过密封层可确保相邻端子间的绝缘性,因此,能够可靠地防止相邻端子相互之间产生漏电流的问题。
并且,若使用本发明的导电连接片来形成与电极相对应地设置的连接端子,则能够有选择性地使加热熔融的金属材料凝集在电极上来形成连接端子,并在其周围形成由树脂成分构成的加强层。其结果,能够用树脂成分来覆盖连接端子的周围,因此连接端子被固定。另外,通过加强层可确保相邻的连接端子间的绝缘性,因此,能够可靠地防止相邻的连接端子相互之间产生漏电流的问题。因此,具有工业实用性。
Claims (19)
1.一种导电连接片,其由层叠体构成,所述层叠体包括:由含有树脂成分和具有助焊剂功能的化合物的树脂组合物构成的树脂组合物层;以及由低熔点的金属材料构成的金属层,其特征在于,
所述树脂组合物层满足下述必要条件A,
必要条件A:在所述树脂组合物层中配置了由低熔点的金属材料构成的金属球的至少一部分的状态下,按照JIS Z 3197中规定的焊接用树脂类助焊剂试验方法,加热至所述金属球的熔融温度以上,然后测定所述金属球的湿润扩散率时,该湿润扩散率为37%以上。
2.如权利要求1所述的导电连接片,其中,当设定加热前的所述金属球的直径作为D、加热后的所述金属球的高度作为H时,根据下述式1求出所述湿润扩散率S,其中,所述D、H、S的单位分别是mm、mm、%,
S=(D-H)/D×100……式1。
3.如权利要求1或2所述的导电连接片,其中,所述金属球为选自于由锡(Sn)、铅(Pb)、银(Ag)、铋(Bi)、铟(In)、锌(Zn)、镍(Ni)、锑(Sb)、铁(Fe)、铝(Al)、金(Au)、锗(Ge)和铜(Cu)所组成的组中的至少两种以上金属的合金、或者为锡的单体。
4.如权利要求3所述的导电连接片,其中,所述金属球是以Sn-Pb合金、Sn-Ag-Cu合金或者Sn-Ag合金为主要材料来构成。
5.如权利要求4所述的导电连接片,其中,所述金属球是以Sn-37Pb合金或者Sn-3.0Ag-0.5Cu合金为主要材料来构成。
6.如权利要求1至5中任一项所述的导电连接片,其中,所述金属球的加热前的直径为0.5mm。
7.如权利要求1至6中任一项所述的导电连接片,其中,所述树脂组合物的酸值量为3.0×10-5~1.0×10-2mol/g。
8.如权利要求1至7中任一项所述的导电连接片,其中,所述酸值量是使用氧化还原滴定法来求出。
9.如权利要求1至8中任一项所述的导电连接片,其中,在所述树脂组合物中,所述具有助焊剂功能的化合物的含量为1~50重量%。
10.如权利要求1至9中任一项所述的导电连接片,其中,所述具有助焊剂功能的化合物包含具有酚羟基和羧基中的至少一者的化合物。
11.如权利要求10所述的导电连接片,其中,所述具有助焊剂功能的化合物包含下列通式(1)所示的化合物,
HOOC-(CH2)n-COOH ……(1)
式(1)中,n为1~20的整数。
13.如权利要求1至12中任一项所述的导电连接片,其中,所述层叠体由两个所述树脂组合物层和一个所述金属层所构成,并依次层叠所述树脂组合物层、金属层以及所述树脂组合物层而成。
14.一种端子间的连接方法,其特征在于,包括:
配置工序,将权利要求1至13中任一项所述的导电连接片配置在所对置的端子之间;
加热工序,以所述金属材料的熔点以上且所述树脂组合物的硬化不会结束的温度,加热所述导电连接片;以及
硬化工序,使所述树脂组合物硬化。
15.一种端子间的连接方法,其特征在于,包括:
配置工序,将权利要求1至13中任一项所述的导电连接片配置在所对置的端子之间;
加热工序,以所述金属材料的熔点以上且所述树脂组合物软化的温度,加热所述导电连接片;以及
固化工序,使所述树脂组合物固化。
16.一种连接端子的形成方法,其特征在于,包括:
配置工序,将权利要求1至13中任一项所述的导电连接片配置在电子构件的电极上;以及
加热工序,以所述金属材料的熔点以上且所述树脂组合物的硬化不会结束的温度,加热所述导电连接片。
17.一种连接端子的形成方法,其特征在于,包括:
配置工序,将权利要求1至13中任一项所述的导电连接片配置在电子构件的电极上;以及
加热工序,以所述金属箔的熔点以上且所述树脂组合物软化的温度,加热所述导电连接片。
18.一种半导体装置,其特征在于,通过使用权利要求1至13中任一项所述的导电连接片形成的连接部,对所对置的端子之间进行电连接。
19.一种电子设备,其特征在于,通过使用权利要求1至13中任一项所述的导电连接片形成的连接部,对所对置的端子之间进行电连接。
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