JP2001230265A - 接続材料及びそれを使用する実装方法 - Google Patents

接続材料及びそれを使用する実装方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液状もしくはペースト状の接続材料でベアＩ
Ｃチップ等の電子素子を配線回路基板へ実装する際に、
接続材料中にボイドを残存させず、従ってエージング試
験後の抵抗値上昇を招かないようにする。 【解決手段】 熱硬化型樹脂を含有する接続材料の表面
張力（２５℃）を、例えばシリコーン樹脂系界面活性剤
又はフッ素樹脂系界面活性剤を配合することにより２５
〜４０ｍＮ／ｍに調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱硬化型樹脂を含
有する液状もしくはペースト状の接続材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】ベアＩＣチップの配線回路基板への実装
方法として、熱硬化型樹脂と潜在性硬化剤とを含有する
接続材料を用いたフリップチップ方式が広く採用されて
いる。このような実装方法において使用する接続材料と
しては、実装工程のタクトタイムを短縮化でき、しかも
設備導入コストの比較的低い一般的な液状材料又はペー
スト状材料用ディスペンサーで配線回路基板に塗布でき
る異方性導電接着ペースト（ＡＣＰ）や絶縁性接着ペー
スト（ＮＣＰ）等の常温で液状もしくはペースト状の接
続材料を使用することが試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ベアＩ
Ｃチップの配線回路基板上への実装の際に液状もしくは
ペースト状接続材料を使用した場合、接続材料中の揮発
成分の気化、塗布時の空気の巻き込み、基板にわずかに
含有されている水分の気化等の原因により回路基板とベ
アＩＣチップとの間に挟まれた接続材料層中にボイドが
生じ、生じたボイドを系外に排除するには、加熱加圧処
理時の接続材料の溶融粘度が低すぎるという問題があ
る。このため、熱硬化後の接続材料層中からボイドが除
去しきれず、リフロー処理後やエージング処理後に実用
には供せない程度にまで抵抗値が上昇したり、場合によ
りベアＩＣチップの浮きや剥落が生じ、導通不良の問題
が発生する。
【０００４】なお、接続材料層中のボイドを除去する方
法としては、加熱加圧処理を２段階で行う方法、あるい
は加熱速度を遅くする等の加熱加圧条件のプロファイル
を制御する方法等が検討されているが、十分な効果が得
られるには至っていない。
【０００５】本発明は以上のような従来技術の問題点に
対し、ベアＩＣチップ等の電子素子を配線回路基板へ実
装する際に好適に適用できる液状もしくはペースト状の
接続材料であって、接続後にボイドを残存させず、エー
ジング後の導通抵抗値の上昇を招かない接続材料を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、熱硬化型樹
脂を含有する液状もしくはペースト状の接続材料の性能
（ボイドのできにくさ、エージング耐性等）がその表面
張力に密接に関係していることを発見し、その発見に基
づき鋭意研究した結果、約４５ｍＮ／ｍ（２５℃）程度
の液状もしくはペースト状の接続材料の表面張力を、そ
れよりも低い所定の範囲に調整することにより、上述の
目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに
至った。
【０００７】即ち、本発明は、熱硬化型樹脂を含有する
接続材料において、表面張力（２５℃）が２５〜４０ｍ
Ｎ／ｍであることを特徴とする接続材料を提供する。
【０００８】また、本発明は、この接続材料を、ベアＩ
Ｃチップを実装すべき配線回路基板上に供給し、その上
にベアＩＣチップを位置決めし、加熱加圧することによ
りベアＩＣチップを配線回路基板に接続することを特徴
とする実装方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】本発明の接続材料は、熱硬化型樹脂を含有
する、常温で液状もしくはペースト状の接続材料であっ
て、特にその表面張力（２５℃）が２５〜４０ｍＮ／ｍ
に調整されていることを特徴とする。表面張力が４０ｍ
Ｎ／ｍを超えると、接続材料の熱硬化後にもボイドが除
去しきれず、エージング後の抵抗値が大きく上昇するの
で好ましくない。また、２５ｍＮ／ｍを下回ると熱硬化
型樹脂成分の含有割合を過度に低下させる結果となり、
所期の接着強度を保てない虞があるので好ましくない。
【００１１】表面張力の測定は、市販の表面張力測定装
置（例えば、ＣＢＶＰ−Ａ３型自動表面張力計、協和界
面科学社製）を用いて行うことができる。
【００１２】本発明の接続材料の表面張力（２５℃）を
２５〜４０ｍＮ／ｍに調整する好ましい手法としては、
ペースト状接続材料に界面活性剤を配合することが挙げ
られる。また、熱硬化型樹脂成分の化学構造、分子量、
官能基の種類や濃度等をコントロールすることにより表
面張力を調整することも可能である。
【００１３】このような界面活性剤の好ましい例として
は、シリコーン樹脂系界面活性剤、フッ素樹脂系界面活
性剤が挙げられる。シリコーン樹脂系界面活性剤の好ま
しい例としては、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキ
サン（例えば、ＢＹＫ−３０２（ビックケミージャパ
ン））、アラルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン
（例えば、ＢＹＫ−３２２（ビックケミージャパン））
等が挙げられ、フッ素樹脂系界面活性剤の好ましい例と
しては、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物
（例えば、ＤＳ−４０１（ダイキン工業））、パーフル
オロアルキル含有オリゴマー（例えば、Ｓ−３９３（旭
硝子））等が挙げられる。
【００１４】本発明の接続材料中の界面活性剤の含有量
は、使用する界面活性剤の種類等により異なるが、含有
量が少なすぎると所望の効果が得られず、多すぎると界
面活性剤がブリードし、接続信頼性が低下する傾向があ
る。このため、界面活性剤としてシリコーン樹脂系界面
活性剤又はフッ素樹脂系界面活性剤を使用する場合に
は、接続材料中の樹脂成分１００重量部に対し、好まし
くは０．０１〜５．０重量部、より好ましくは０．０１
〜２．０重量部の割合に調整する。
【００１５】本発明の接続材料は、熱硬化型樹脂に加え
て、好ましくは潜在性硬化剤を含有する。
【００１６】熱硬化型樹脂の好ましい例としては、ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポ
キシ樹脂、テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂等の一般的なエポキシ樹脂が挙げられる。潜在性硬化
剤としては、マイクロカプセル封入アミン、ＢＦ3・ア
ミン錯体、アミンイミド化合物、ジシアンジアミド、ジ
カルボン酸ジヒドラジドイミダゾール系等が挙げられ
る。
【００１７】接続材料には、更に必要に応じて公知の硬
化促進剤、難燃剤、充填剤、溶媒等を適宜配合できる。
特に、公知の異方性導電接続用導電粒子を含有させるこ
とにより、本発明の接続材料を異方性導電接続材料とし
て使用することが可能となる。
【００１８】本発明の接続材料は、表面張力に加えてそ
の粘度（２５℃）を好ましくは１００００〜５００００
０ｍＰａ／ｓに調整する。これは、粘度が低くなりすぎ
ると所定の位置に塗布するのが困難となり、逆に高くな
りすぎるとディスペンスすることが困難となるからであ
る。
【００１９】本発明の接続材料は、好ましくは熱硬化型
樹脂及び潜在性硬化剤と、更に必要に応じて配合される
他の成分、例えば界面活性剤等とを常法に従って均一に
混合することにより製造することができる。
【００２０】本発明の接続材料は、コンデンサ、ＩＣチ
ップ等の電子部品を配線回路基板に実装する際に使用す
る接続材料として好ましく使用することができる。特
に、ベアＩＣチップを配線回路基板へ実装する場合に好
ましく使用できる。具体的には、本発明の接続材料を、
ベアＩＣチップを実装すべき配線回路基板上に供給し、
その上にベアＩＣチップを位置決めし、加熱加圧するこ
とによりベアＩＣチップを配線回路基板に接続すること
ができる。このように接続されたベアＩＣチップと配線
回路基板との間の接続材料層にはボイドが残存せず、従
って接続直後の導通が良好であるだけでなく、エージン
グ後に接続抵抗が上昇せず、安定した接続状態を維持で
きる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
【００２２】実施例１〜１１及び比較例１〜３ ナフタレン型エポキシ樹脂（ＨＰ−４０３２Ｄ、大日本
インキ社製）３０重量部、グリシジルアミン（ＥＰ６３
０、油化シェルエポキシ社製）２０重量部及び潜在性硬
化剤（ＨＸ３７４１、旭チバ社製）５０重量部からなる
樹脂混合物１００ｇに対し、表１に示す界面活性剤を添
加し、均一に混合することによりペースト状の絶縁性接
続材料を得た。
【００２３】これらの接続材料の表面張力を自動表面張
力計（ＣＢＶＰ−Ａ３、協和界面科学社製）を用いて測
定した。得られた結果を表１に示す。また、接続材料の
粘度を回転粘度計で測定した。得られた結果を表１に示
す。
【００２４】（評価）温度８０℃に保持された加圧受台
にセットされた回路基板（ＦＲ５、単層、Ｎｉ−Ａｕメ
ッキ基板、端子ピッチ１５０μｍ）に、得られた接続材
料を塗布（塗布厚４０μｍ）し、その上にベアＩＣチッ
プ（６×６ｍｍ□、端子ピッチ１５０μｍ、Ａｕ−スタ
ットバンプ（φ６０μｍ；１６０個））をフリップチッ
プ方式でアラインメントし、２００℃、０．５Ｎ／バン
プで１０秒間加熱加圧することにより両者を接続し、以
下の項目について試験を行った。得られた結果を表１に
示す。
【００２５】（１）ボイドの有無 ＩＣチップを実装した回路基板の熱硬化型樹脂における
気泡の有無を超音波顕微鏡（ＳＡＴ）により観察した。
気泡の観察されたものを×、観察されなかったものを○
と評価した。結果を表１に示す。
【００２６】（２）初期導通抵抗 回路基板に実装したＩＣチップのチェーン抵抗を測定
し、導通が正常であったものを○、導通不良であったも
のを×と評価した。結果を表１に示す。
【００２７】（３）エージング後の導通抵抗 プレッシャークッカーテスト（ＰＣＴ）（１１０℃、８
５％ＲＨ、２００時間）によりエージングし、エージン
グ後のチェーン抵抗を測定し、導通が初期抵抗と殆ど変
化せず正常なものを○、抵抗値が上昇したが導通不良に
まで達していないものを△、導通不良が発生していたも
のを×と評価した。結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】 界面活性剤 表面張力 ボイド 導通抵抗 粘度(25℃) 実施例 種類 (ｇ) (mN/m) の有無 初期 エーシ゛ンク゛後 (mPa/s) １ BYK-302*1 0.01 39.6 ○ ○ ○ 35,400 ２ BYK-302 0.1 36.7 ○ ○ ○ 35,600 ３ BYK-302 0.5 33.2 ○ ○ ○ 34,900 ４ BYK-302 1.0 31.5 ○ ○ ○ 34,500 ５ BYK-302 2.0 30.8 ○ ○ ○ 34,100 ６ BYK-302 3.0 30.5 ○ ○ △ 33,800 ７ BYK-302 4.0 30.4 ○ ○ △ 33,200 ８ BYK-302 5.0 30.1 ○ ○ △ 32,400 ９ BYK-322*2 0.5 34.5 ○ ○ ○ 35,200 １０ DS-401*3 0.5 28.2 ○ ○ ○ 34,800 １１ S-393*4 0.5 27.6 ○ ○ ○ 35,100 比較例 １ (添加せず） − 44.5 × ○ ○ 35,500 ２ BYK-302 0.005 42.0 × ○ △ 35,400 ３ BYK-356*5 0.5 44.0 × ○ △ 34,800 表１注 ＊１：ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン（ビックケミージャパン） ＊２：アラルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン（ビックケミージャパン） ＊３：パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物（ダイキン工業） ＊４：パーフルオロアルキル含有オリゴマー（旭硝子） ＊５：アクリル系界面活性剤（ビックケミージャパン）
【００２９】表１の結果から、シリコーン樹脂系界面活
性剤もしくはフッ素樹脂系界面活性剤を配合することに
より表面張力（２５℃）を２５〜４０ｍＮ／ｍに調整し
たペースト状の接続材料は、接続後にボイドが観察され
ず、従ってエージング後の接続信頼性も良好であること
がわかる。なお、界面活性剤の添加量（樹脂成分）は、
実施例１（０．０１ｇの添加）と比較例２（０．００５
ｇの添加；表面張力４０ｍＮ／ｍ以上；ボイドの発生）
とを考慮すると、樹脂混合物１００ｇに対し０．０１ｇ
以上添加することが好ましいことがわかる。また、２．
０ｇ添加した場合（実施例５）と３．０〜５．０ｇ添加
した場合（実施例６〜８）とを比較すると、後者の場合
にはエージング後の導通抵抗値が上昇する傾向があるこ
とがわかる。
【００３０】
【発明の効果】本発明の接続材料は、ベアＩＣチップ等
の電子素子を配線回路基板に、ボイドを生じさせること
なく接続することができる。従って接続直後の導通が良
好であるだけでなく、エージング後に接続抵抗が上昇せ
ず、安定した接続状態を維持できる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月２日（２０００．３．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】本発明の接続材料は、表面張力に加えてそ
の粘度（２５℃）を好ましくは１００００〜５００００
０ｍＰａ・ｓに調整する。これは、粘度が低くなりすぎ
ると所定の位置に塗布するのが困難となり、逆に高くな
りすぎるとディスペンスすることが困難となるからであ
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】
【表１】 界面活性剤 表面張力 ボイド 導通抵抗 粘度(25℃) 実施例 種類 (ｇ) (mN/m) の有無 初期 エーシ゛ンク゛後 (mPa・s) １ BYK-302*1 0.01 39.6 ○ ○ ○ 35,400 ２ BYK-302 0.1 36.7 ○ ○ ○ 35,600 ３ BYK-302 0.5 33.2 ○ ○ ○ 34,900 ４ BYK-302 1.0 31.5 ○ ○ ○ 34,500 ５ BYK-302 2.0 30.8 ○ ○ ○ 34,100 ６ BYK-302 3.0 30.5 ○ ○ △ 33,800 ７ BYK-302 4.0 30.4 ○ ○ △ 33,200 ８ BYK-302 5.0 30.1 ○ ○ △ 32,400 ９ BYK-322*2 0.5 34.5 ○ ○ ○ 35,200 １０ DS-401*3 0.5 28.2 ○ ○ ○ 34,800 １１ S-393*4 0.5 27.6 ○ ○ ○ 35,100 比較例 １ (添加せず） − 44.5 × ○ ○ 35,500 ２ BYK-302 0.005 42.0 × ○ △ 35,400 ３ BYK-356*5 0.5 44.0 × ○ △ 34,800 表１注 ＊１：ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン（ビッグケミージャパン） ＊２：アラルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン（ビッグケミージャパン） ＊３：パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物（ダイキン工業） ＊４：パーフルオロアルキル含有オリゴマー（旭硝子） ＊５：アクリル系界面活性剤（ビッグケミージャパン）

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱硬化型樹脂を含有する接続材料におい
    て、表面張力（２５℃）が２５〜４０ｍＮ／ｍであるこ
    とを特徴とする接続材料。
  2. 【請求項２】 表面張力（２５℃）が２５〜４０ｍＮ／
    ｍとなるように界面活性剤を含有する請求項１記載の接
    続材料。
  3. 【請求項３】 界面活性剤がシリコーン樹脂系界面活性
    剤又はフッ素樹脂系界面活性剤である請求項２記載の接
    続材料。
  4. 【請求項４】 接続材料中の樹脂成分１００重量部に対
    し、界面活性剤を０．０１〜５．０重量部の割合で含有
    する請求項３記載の接続材料。
  5. 【請求項５】 更に、潜在性硬化剤を含有する請求項１
    〜４のいずれかに記載の接続材料。
  6. 【請求項６】 異方性導電接続用導電粒子を含有する請
    求項１〜５のいずれかに記載の接続材料。
  7. 【請求項７】 液状もしくはペースト状である請求項１
    〜６のいずれかに記載の接続材料。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の接続材
    料を、ベアＩＣチップを実装すべき配線回路基板上に供
    給し、その上にベアＩＣチップを位置決めし、加熱加圧
    することによりベアＩＣチップを配線回路基板に接続す
    ることを特徴とする実装方法。
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