JP2004342663A

JP2004342663A - 部材接合構造体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2004342663A
Application number: JP2003134333A
Authority: JP
Inventors: Hitoaki Date; 仁昭伊達
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-13
Also published as: JP3905493B2

Abstract

【課題】高接合信頼性と高リペア性とを兼ね備えた部材接合構造体を提供する。
【解決手段】本発明の部材接合構造体は、第１接続対象部材（２）と、第２接続対象部材（１）と、第１接続対象部材（２）と第２接続対象部材（１）との間に介在し且つ熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を相溶した状態で有する接着層（３）とを備え、接着層（３）が、熱可塑性樹脂を主体的に含む熱可塑性樹脂リッチ層（３０）と、熱硬化性樹脂を主体的に含む熱硬化性樹脂リッチ層（３１）とを有する。熱可塑性樹脂の溶解度パラメータと、熱硬化性樹脂の溶解度パラメータとの差の絶対値に応じて、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率を所定の範囲に定めたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部材接合構造体およびその製造方法に関し、特に電子部品と基板とが接着層を介して一体化された部材接合構造体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品を基板に実装して得られる実装構造体として、電子部品と基板とが、熱可塑性樹脂を含む接着層あるいは熱硬化性樹脂を含む接着層を介して電気的に接続されたものがある。しかし、熱可塑性樹脂を含む接着層を介して接合されている実装構造体は、加熱により接着層が可塑化するため、接着層を介して基板に接合された電子部品のリペア性（取外しと再搭載の容易性）が良好であるものの、電子部品接合用途において充分な接合信頼性を得ることができない場合がある。また、熱硬化性樹脂を含む接着層を介して接合されている実装構造体は、接着層が熱に対して安定なため、高い接合信頼性が得られるものの、接着層を介して基板に接合された電子部品のリペアの困難性が増す。
【０００３】
そこで、接合信頼性とリペア性とを兼ね備えた実装構造体として、電子部品と、基板と、少なくとも１つの熱可塑性樹脂の濃度が高い層および少なくとも１つの熱硬化性樹脂の濃度が高い層からなる接着層とを備えるものが公知となっている（例えば、特許文献１〜４参照。）。このような構造によると、熱可塑性樹脂の濃度が高い層によりリペア性を確保し、熱硬化性樹脂の濃度の高い層で接合信頼性を確保することが可能となる。
【０００４】
このように熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを併用する場合においては、両樹脂が２つの層に画然と分かれて存在すると、リペア性の観点からは問題がないが、高温下での熱可塑性樹脂の可塑化が避けられないため、接合信頼性の観点からは問題がある。そこで、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを併用する場合には、両樹脂をリペア性と接合信頼性の何れもが確保できるように相溶させる必要がある。ここで、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との組み合わせのように異なる２種類の樹脂の間の相溶性は、それら２種類の樹脂の溶解度パラメータの差が大きいほど低くなり、逆に差が小さいほど高くなる。したがって、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との組合せに応じて、接着層における当該熱可塑性樹脂と当該熱硬化性樹脂との濃度分布が変化する。具体的には、例えば相溶性が高い組み合わせの場合、接着層形成時に熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂がよく混ざり合う。そのため、接着層における熱可塑性樹脂の含有率が小さいと、リペアを行いたい接合面において熱可塑性樹脂リッチ状態（熱可塑性樹脂がリペアを行うのに充分な濃度で存在する状態）となる接着層を形成することができない場合がある。したがって、接合信頼性とリペア性とを兼ね備えた実装構造体を得るには、単に熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを組み合わせるだけでは足りず、それらの相溶性についても考慮する必要がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１８９６５２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１４４０７０号公報
【特許文献３】
特開２０００−２９４５９９号公報
【特許文献４】
特開２００１−１８５５８２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１〜４に開示されている技術においては、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との相溶性に起因する接合信頼性およびリペア性に対する影響については充分考慮されておらず、接合信頼性およびリペア性の両立が充分に図れない場合がある。
【０００７】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、高接合信頼性と高リペア性とを確実に兼ね備えた部材接合構造体、およびその製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、第１接続対象部材と、第２接続対象部材と、上記第１接続対象部材と上記第２接続対象部材との間に介在し且つ熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を相溶した状態で有する接着層とを備え、当該接着層が、熱可塑性樹脂を主体的に含む熱可塑性樹脂リッチ層と、熱硬化性樹脂を主体的に含む熱硬化性樹脂リッチ層とを有する部材接合構造体であって、上記熱可塑性樹脂の溶解度パラメータと、上記熱硬化性樹脂の溶解度パラメータとの差の絶対値が０（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４０〜６５ｗｔ％であり、上記絶対値が２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、上記含有率が２５〜５０ｗｔ％であり、上記絶対値が５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上８（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以下である場合、上記含有率が１０〜４０ｗｔ％であることを特徴とする部材接合構造体が提供される。
【０００９】
本発明によれば、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との相溶性（両樹脂の溶解度パラメータとの差の絶対値）に応じて両樹脂の含有率を設定することにより、高接合信頼性と高リペア性とを兼ね備えた部材接合構造体を得ることができる。すなわち、上記絶対値が０（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との相溶性が非常に高く、接着層において熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とが非常によく混ざり合った状態になる。そのため、接着層における熱可塑性樹脂の含有率が４０ｗｔ％未満になると、第１接合対象部材と第２接合対象部材とをリペアするのに充分な熱可塑性樹脂が存在する熱可塑性樹脂リッチ層がなくなり、高リペア性を確保することが困難となる。また、熱可塑性樹脂の含有率が６５ｗｔ％を越えると、それに応じて接着層における熱硬化性樹脂の含有量が小さくなるため、高接合信頼性を確保することが困難となる。同様に、上記絶対値が２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、接着層における熱可塑性樹脂の含有率が２５ｗｔ％未満になると、高リペア性を確保することが困難となり、熱可塑性樹脂の含有率が５０ｗｔ％を越えると、それに応じて接着層における熱硬化性樹脂の含有量が小さくなるため、高接合信頼性を確保することが困難となる。また、上記絶対値が５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上８（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、接着層における熱可塑性樹脂の含有率が１０ｗｔ％未満になると、高リペア性を確保することが困難となり、熱可塑性樹脂の含有率が４０ｗｔ％を越えると、それに応じて接着層における熱硬化性樹脂の含有量が小さくなるため、高接合信頼性を確保することが困難となる。
【００１０】
上記絶対値が大きくなる（相溶性が低くなる）ほど、接着層における熱可塑性樹脂の含有率が小さくても高リペア性を確保できる。これは、相溶性が低いほど熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との混ざり合い難くなるため、熱可塑性樹脂の含有率が小さくても局部的に熱可塑性樹脂リッチな状態が生じ易いからである。
【００１１】
また、上記絶対値が大きくなる（相溶性が低くなる）ほど、接着層における熱硬化性樹脂の含有率を大きくする（熱可塑性樹脂の含有率を小さくする）必要がある。これは、相溶性が低いほど熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との混ざり合うことが困難になるため、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを相溶させることによって接合信頼性を高める効果はさほど期待することができないからである。したがって、熱硬化性樹脂の含有率が低いと、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との相溶による接合信頼性の向上が見込めないので、高接合信頼性を確保するために、接着層における熱硬化性樹脂自体の含有率を高めるのである。
【００１２】
好ましくは、上記熱可塑性樹脂は、ポリメタクリル酸メチルである。また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂などが好適である。
【００１３】
本発明の第２の側面によると、第１接続対象部材と第２接続対象部材とを、熱可塑性樹脂を含む第１接着剤と熱硬化性樹脂組成物を含む第２接着剤とを用いて接合するにあたり、第１接続対象部材における第２接続対象部材接合領域に第１接着剤を供給して第１接着剤層を形成し、上記第１接着剤層に積層するように第２接着剤を供給して第２接着剤層を形成し、上記第２接続対象部材接合領域に上記第１および第２接着剤層を介して上記第２接合対象部材を載置した上で上記第１接合部材と上記第２接合部材とを熱圧着して、熱可塑性樹脂を主体的に含む熱可塑性樹脂リッチ層と熱硬化性樹脂を主体的に含む熱硬化性樹脂リッチ層とを有する接着層を形成する部材接合構造体の製造方法であって、上記熱可塑性樹脂の溶解度パラメータと、上記熱硬化性樹脂組成物から得られる熱硬化性樹脂の溶解度パラメータとの差の絶対値が０（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４０〜６５ｗｔ％となるようにし、上記絶対値が２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、上記含有率が２５〜５０ｗｔ％となるようにし、上記絶対値が５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上８（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以下である場合、上記含有率が１０〜４０ｗｔ％となるようにすることを特徴とする、部材接合構造体の製造方法が提供される。このような方法によって得られる部材接合構造体は、本発明の第１の側面の示したのと同様の効果が奏される。
【００１４】
好ましくは、熱硬化性樹脂組成物は、主剤と、硬化剤と、硬化促進剤とを含んでおり、上記硬化促進剤の含有量は、上記主剤１００重量部に対して１〜５０重量部である。硬化促進剤の含有量が主剤１００重量部に対して１重量部未満の場合は、主剤の硬化を促進する効果を充分に得ることができない。硬化促進剤の含有量が主剤１００重量部に対して５０重量部を超えると、接着剤の粘度が非常に高くなり流動性が悪くなる。そのため、接着剤が充分に広がらず、第１接続対象部材と第２接続対象部材との間に接着層が形成されない部分が生じる可能性がある。
【００１５】
好ましくは、上記硬化促進剤は、３位の窒素が先に活性化されるように、イミノ基（−ＮＨ−）のＨを、エポキシ基を有する原子団で置換した変性イミダゾール化合物である。３位の窒素は、高い反応性を有しているが、比較的反応性に低い１位の窒素に比べて活性化状態となり難い。しかし、上述のような構成にすると、イミダゾール化合物の反応は、主として活性化後の反応性の高い３位の窒素により起こるため、主剤および硬化剤の硬化反応を充分に促進することができる。
【００１６】
好ましくは、硬化剤は、表面が熱可塑性樹脂により被覆された潜在性硬化剤である。硬化剤の表面が熱可塑性樹脂により被覆されていると、熱可塑性樹脂が溶解しない限りは主剤と硬化剤とは反応しない。そのため、接着剤を一液型として構成しても、常温でのポットライフが著しく向上する。さらに、一液型として構成すれば、使用時に主剤と硬化剤とを混合する必要はなく、しかも冷凍保存も不要となって解凍作業が不要となるため、作業性に優れるといった利点もある。
【００１７】
好ましくは、硬化性樹脂組成物は、さらにシリコーン系カップリング剤を含んでいる。シリコーン系カップリング剤は、モノマにおいて既に主鎖にシロキサン結合を有するカップリング剤であり、その側鎖の一部が変性処理を受けて、モノマあたり一般に複数の有機反応基、有機相溶性基、有機抑制基などが導入されている。このように多様な変性基を有することにより、シリコーン系カップリング剤は、有機材料と無機材料との間の親和性を高めるというカップリング剤に要求される機能は高い。したがって、接着剤にシリコーン系カップリング剤を添加することによって、接着剤の固化状態における接着剤と接合対象物との接着性を高めることができる。
【００１８】
好ましくは、熱硬化性樹脂組成物は、無機フィラーをさらに含んでおり、上記無機フィラーの含有量は、上記主剤１００重量部に対して１〜１００重量部である。無機フィラーは、固化状態における接着剤の熱膨張率を低下させたり、ヤング率を高める作用がある。しかし、無機フィラーの含有量が主剤１００重量部に対して１重量部未満の場合は、上述の効果を充分に得ることができない。また、無機フィラーの含有量が主剤１００重量部に対して１００重量部を超えると、接着剤における無機フィラーの含有量が多すぎるため、接着剤中に無機フィラーを分散させることが困難となる。好ましくは、無機フィラーは、アルミナ粒子および／またはシリカ粒子である。より好ましくは、無機フィラーの最大粒子径は、４０μｍ以下である。
【００１９】
好ましい実施の形態では、接着層は、導電性粒子を絶縁性樹脂で被覆したマイクロカプセル型導電フィラーをさらに有している。接着層に導電性粒子を添加することによって導電性接着層として構成されることになる。したがって、表面実装部品の基板への接合の場合には、接着剤中の導電性粒子によって、電子部品側の電極部と、基板側の配線パターンにおける電極部との間の導通を図ることが可能となる。また、導電性粒子を絶縁性樹脂で被覆してマイクロカプセル化することにより得られるマイクロカプセル型導電フィラーを表面実装部品の基板への接合に使用する場合、接着剤中のマイクロカプセル型導電フィラーは、電子部品を基板に接合する際の押圧力によって押圧方向に相互に接触するとともに、電子部品の電極や基板の電極部に圧接することとなる。その結果、マイクロカプセル型導電フィラーの表面に形成された絶縁膜が押圧力に起因して破れ、導電性粒子どうしが連接し、電子部品の電極部と基板の電極部とが導電性粒子を介して導通することになる。押圧方向に交差する方向（横方向）については、マイクロカプセル型導電フィラーの絶縁膜が破れずに維持されるため、電子部品の電極部のピッチ間隔や基板に電極部のピッチ間隔が狭い場合であっても、横方向の絶縁を良好に図ることが可能となる。
【００２０】
本発明のその他の利点および特徴については、以下に行う発明の実施形態の説明から、より明らかとなるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る部材接合構造体およびその製造方法について説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、半導体素子１と配線基板２とを接合した構造体について説明を行うが、接合対象となる部材はこれらに限られない。
【００２２】
本実施形態に係る部材接合構造体について、図１を参照しつつ、具体的に説明する。図１は、部材接合構造体の要部拡大断面図である。
【００２３】
部材接合構造体は、図１に示したように、半導体素子１と、配線基板２と、半導体素子１と配線基板２とを電気的に接続する接着層３とを有している。半導体素子１は、それぞれスタッドバンプ１０ａが形成された複数の電極部１０を有している。スタッドバンプ１０ａは、接合前は尖った形状を有するバンプであり、金や銀、銅などを用いて電気めっき法やボールボンディング法などによって形成される。ただし、図１では搭載時の押圧力により尖った部分は潰された状態となっている。配線基板２は、ガラス、ガラスエポキシ、セラミックなどからなり、銅やアルミニウムなどからなる複数の電極部２０を含む配線パターンを有している。配線パターンは、スパッタリング法、蒸着法などにより配線パターン用金属膜（銅やアルミニウムなど）をエッチングするか、あるいは印刷法により形成される。
【００２４】
接着層３は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を相溶した状態で有し、かつ高リペア性を確保するのに充分な程度の熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂リッチ層３０と、高接合強度を得るのに充分な程度の熱硬化性樹脂を含む熱硬化性樹脂リッチ層３１とを有している。
【００２５】
接着層３においての熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率は以下の通りである。熱可塑性樹脂の溶解度パラメータと、上記熱硬化性樹脂の溶解度パラメータとの差の絶対値が０（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、熱可塑性樹脂の含有率は４０〜６５ｗｔ％であり、上記絶対値が２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、熱可塑性樹脂の含有率が２５〜５０ｗｔ％であり、上記絶対値が５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上８（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以下である場合、熱可塑性樹脂の含有率が１０〜４０ｗｔ％である。
【００２６】
熱可塑性樹脂としては、メタクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリ−４−メチル−メチルペンテン−１、ポリアミド樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリイミドなどが挙げられる。なかでも、メタクリル樹脂、特にポリメタクリル酸メチルが最も好ましく用いられる。
【００２７】
熱硬化性樹脂は、そのもの単独または第２の物質（例えば、硬化剤など）を加えて加熱することにより三次元構造または網状構造となり不融不溶になる樹脂である。このような樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂、特に二官能タイプのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂が最も好ましく用いられる。
【００２８】
図１においては、熱可塑性樹脂リッチ層３０が接着層３における配線基板２側に配置され、熱硬化性樹脂リッチ層３１が接着層３における半導体素子１側に配置されているが、配置関係はこれらに限られない。例えば、熱可塑性樹脂リッチ層３０を半導体素子１側に配置し、熱硬化性樹脂リッチ層３１を配線基板２側に配置してもよい。また、接着層３において、熱可塑性樹脂硬化物と熱硬化性樹脂硬化物は相溶した状態にあり、ともに接着層３の厚み方向に濃度勾配を有している。そのため、熱可塑性樹脂リッチ層３０と熱硬化性樹脂リッチ層３１との明確な境界は実際には存在しないが、図示の便宜上、図１においては二点鎖線にて境界があるかのように表している。
【００２９】
以上のような構造としたことにより、高接合信頼性と高リペア性とを兼ね備えた部材接合構造体を得ることができる。すなわち、図示の実施形態では、配線基板２側に熱可塑性樹脂リッチ層３０が存在するため、リペア性が高められているが、実際には相溶により熱硬化性樹脂リッチ層３１からの熱硬化性樹脂も適切に共存しているため、熱可塑性樹脂リッチ過ぎることにより接合信頼性が阻害されることもない。このような効果は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の含有率をそれらの溶解度パラメータの差に応じて上記のように適切に設定したことにより得られたものである。
【００３０】
次に、本実施形態に係る部材接合構造体の製造方法について、図２を参照しつつ、具体的に説明する。図２は、部材接合構造体の製造方法を工程順に説明する断面図である。
【００３１】
まず、図２（ａ）に示したように、配線基板２において複数の電極部２０を含む配線パターンが形成されている接合面２ａに、後に熱可塑性樹脂リッチ層３０となる第１接着剤層３０’を、第１接着剤を用いて公知の方法により形成する。具体的には、第１接着剤としてフィルム状接着剤を用いた場合は、当該フィルム状接着剤を配線基板２上に貼り付けることによって行われるが、第１接着剤層３０’の形成方法はこれに限られず、例えば熱可塑性樹脂を含む接着剤を印刷法によって配線基板２上に印刷してもよい。
【００３２】
第１接着剤としては、熱可塑性樹脂を含む接着剤、特にフィルム状の熱可塑性樹脂が好適に用いられる。熱可塑性樹脂としては、上述したものと同様のものが挙げられる。熱可塑性樹脂の含有量は、上述したように、熱可塑性樹脂の溶解度パラメータと熱硬化性樹脂の溶解度パラメータとの差の絶対値によって決まる範囲内に収まるように任意に定めればよい。
【００３３】
次に、図２（ｂ）に示したように、配線基板２上に形成された第１接着剤層３０’の上に、後に熱硬化性樹脂リッチ層３１となる第２接着剤層３１’を、第２接着剤を用いて公知の方法により形成する。具体的には、第２接着剤としてペースト状接着剤を用いた場合は、当該ペースト状接着剤を配線基板２上に塗布することによって行われるが、第２接着剤層３１’の形成方法はこれに限られず、例えばフィルム状接着剤を第１接着剤層３０’の上に貼り付けてもよい。
【００３４】
第２接着剤としては、熱硬化性樹脂組成物を含む接着剤などが挙げられる。熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を含んでおり、当該熱硬化性樹脂を構成するものとしては、主剤、硬化剤、硬化促進剤などが挙げられる。ただし、硬化剤および硬化促進剤は、熱硬化性樹脂の必須構成物ではない。主剤としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂、特に二官能タイプのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂が最も好ましく用いられる。熱硬化性樹脂組成物における熱硬化性樹脂の含有量は、接着層３における熱可塑性樹脂の含有率が上述した範囲内に収まるように任意に定めればよい。硬化剤としては、酸無水物硬化剤、アミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤などが挙げられ、特にこれらの硬化剤の表面を熱可塑性樹脂で被覆した潜在性硬化剤が好適に用いられる。被覆に用いられる熱可塑性樹脂は、主剤や硬化剤の種類（反応が活性化する温度）との関係などを考慮して適宜選択すればよい。また、熱硬化性樹脂組成物における硬化剤の含有量は、使用すべき硬化剤の種類や硬化速度、あるいは接着剤のポットライフなどの種々の要因を考慮して任意に定めればよい。硬化促進剤としては、イミダゾール類、有機ホスフィン類、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロウンデセントルエンスルホン酸塩、ジアザビシクロウンデセンオクチル酸塩などが挙げられ、特にイミノ基（−ＮＨ−）のＨを、エポキシ基を有する原子団で置換した変性イミダゾール化合物が好適に用いられる。熱硬化性樹脂組成物における硬化促進剤の含有量は、使用される硬化剤の種類や含有量、達成すべき硬化速度などを考慮して任意に定めればよいが、好ましくは主剤１００重量部に対して１〜５０重量部である。
【００３５】
上記熱硬化性樹脂組成物は、シリコーン系カップリング剤をさらに含んでいてもよい。シリコーン系カップリング剤としては、ポリジメチルシロキサンに対してグリシロキシプロピル変性、ポリオキシレン変性、またはアルコキシ変性、あるいはこれらを組み合わせた変性処理を施したものなどが挙げられる。
【００３６】
上記熱硬化性樹脂組成物は、無機フィラーをさらに含んでいてもよい。無機フィラーとしては、アルミナ粒子、またはシリカ粒子、あるいはこれらの混合粒子などが挙げられ、特に最大粒子径が４０μｍ以下のものが好適に用いられる。熱硬化性樹脂組成物における無機フィラーの含有量は、必要に応じて任意に定めればよいが、好ましくは主剤１００重量部に対して１〜１００重量部である。
【００３７】
次に、図２（ｃ）に示したように、加熱、加圧および位置合わせを行うことができる治具（図示せず）により、半導体素子１のスタッドバンプ１０ａの位置を配線基板２の電極部２０の位置に一致させる。続いて、図２（ｄ）に示したように、半導体素子１を矢印Ａ方向に加圧して押し当てつつ、所定温度で所定時間加熱することにより熱圧着する。この際、加熱の作用により、第１接着剤層３０’に含まれる熱可塑性樹脂は第２接着剤層３１’側に移動して熱硬化樹脂に相溶し、逆に第２接着剤層３１’に含まれる熱硬化性樹脂は第１接着剤層３０’側に移動して熱可塑性樹脂に相溶する。また、スタッドバンプ１０ａは第１接着剤層３０’および第２接着剤層３１’を容易に突き破るので、電極部２０と良好な電気的接続を得ることが可能である。熱圧着を行う際の加熱温度と加熱時間は、第１接着剤および第２接着剤に含まれる材料に応じて任意に定めればよい。なお、より確実に電気的接続を得るために、電極部２０上に位置する第１接着剤層３０’および第２接着剤層３１’に開口部（図示せず）を設けるようにしてもよいし、第１接着剤および／または第２接着剤に導電性粒子を絶縁性樹脂で被覆したマイクロカプセル型導電フィラーをさらに含有させてもよい。
【００３８】
以上のようにして、高接合信頼性と高リペア性とを兼ね備えた部材接合構造体を得ることができる。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明の実施例について、比較例とともに説明する。
【００４０】
【実施例１】
＜第１接着剤の作製＞
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名：８３０ＬＶＰ、大日本インキ製）との溶解度パラメータの差が０．７（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２であるポリメチルメタクリレート（商品名：ＰＭＭＡ、アルドリッチ製）０．３ｗｔ％と、導電性粒子として、粒径５〜１０μｍのＡｇ粒子（商品名：Ｘ６１７、ナミックス製）の表面を約０．１μｍの絶縁樹脂で被覆したマイクロカプセル化Ａｇフィラー５０ｗｔ％とを攪拌混合した後、厚さ２０μｍにフィルム加工し、本実施例の第１接着剤（熱可塑性樹脂フィルム）を作製した。
【００４１】
＜第２接着剤の調製＞
主剤としてのビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名：８３０ＬＶＰ、大日本インキ製）１００重量部と、硬化剤としての２−メチル−４−エチルイミダゾールを、その表面を熱可塑性樹脂により被覆した状態でビスフェノールＡ型エポキシ樹脂中に分散させたもの（商品名：ＨＸ３９２１、旭チバ製）５０重量部と、硬化促進剤としての、イミノ基のＨを、エポキシ環を有するアルキル基で置換した変成イミダゾール化合物（商品名：ＰＮ２３Ｊ、味の素製）２０重量部と、無機フィラーとしての最大粒子径１μｍ以下のアルミナ粉末１７１重量部と、シリコーン系カップリング剤（商品名：ＭＡＣ−２１０１、日本ユニカー製）１．０重量部とを均一に攪拌混合し、本実施例の第２接着剤を調製した。
【００４２】
＜電子部品の接合＞
それぞれ金のスタッドバンプが形成された３５２個の電極部（１２５μｍピッチ）を備えた接合面を有する電子部品としてのＬＳＩチップ（１２．５×１２．５ｍｍ）を、第１および第２接着剤を介して、当該ＬＳＩチップに対応するピッチおよび数の電極部を備えた接合面を有するガラスエポキシ基板に接合した。まず、図２（ａ）に示したように、上述のようにして作製した第１接着剤（熱可塑性樹脂フィルム）をガラスエポキシ基板の接合面に貼り付けた。次に、図２（ｂ）に示したように、第１接着剤上に第２接着剤を塗布した。この第２接着剤の塗布量は、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が６０ｗｔ％）となるようにした。次に、図２（ｃ）に示したように、ガラスエポキシ基板の電極部に対してＬＳＩチップの電極部を位置合わせした。その後、図２（ｄ）に示したように、ＬＳＩチップを矢印Ａ方向に加圧して押し当てつつ、１９０℃で３秒間加熱することにより熱圧着した。なお、ガラスエポキシ基板に対するＬＳＩチップの押圧力は、３０ｇ／ｂｕｍｐとした。以上のようにして、本実施例の接合構造体サンプルを作製した。
【００４３】
＜接合信頼性の評価＞
上述のようにして作製した接合構造体サンプルを５０個用意し、これらについて接合安定性を調べた。具体的には、各サンプルにおいてＬＳＩチップの電極部とガラスエポキシ基板の電極部とが接続された３５２個の電気的接続点の初期導通抵抗を測定した後に、−６５〜１２５℃の範囲で温度サイクル試験を行い、再び導通抵抗を測定した。温度サイクル試験においては、まずサンプルを−６５℃で１５分間冷却し、次に室温まで温度を上昇させて１０分間放置し、さらに１２５℃まで温度を上昇させて１５分間加熱することを１サイクルとし、このサイクルを所定回数繰り返した。本実施例では、サイクル数を５００とした。その結果、５０個のサンプル全ての電気的接続点において、サイクル試験後の抵抗の上昇はサイクル試験前の抵抗に対して１０％以下と良好であり、導通不良も確認されなかった。このように、本実施例のようにして得られる接合構造体は、温度が変化しても安定した接合状態を保つことが確認された。
【００４４】
＜取り外し性の評価＞
上述のようにして作製した接合構造体サンプルを５０個用意し、これらについて取り外し性を調べた。具体的には、図３に示したように、引っ張り試験機４の第１の治具５に、この治具５がガラスエポキシ基板２の下方から突出するような状態でガラスエポキシ基板２を固定し、加熱ヒータ（図示せず）が内蔵された第２の治具６に、ＬＳＩチップ１の上方に突出するような状態でＬＳＩチップ１を固定した。この状態において、第２の治具に内蔵されたヒータにより、ＬＳＩチップ１側から基板２とチップ１とを接着している第１および第２接着剤からなる接着層を１３０℃に加熱しつつ、第１の治具５を下動させるとともに第２の治具６を上動させて、当該接着層に垂直方向の負荷を加えるとともに、第２の治具６をねじるようにして水平方向にも負荷を加えて、ＬＳＩチップ１のガラスエポキシ基板２からの取り外しを試みた。その結果、５０個のサンプル全てにおいて、ガラスエポキシ基板２からＬＳＩチップ１が容易に取り外せた。また、ＬＳＩチップ１を取り外した後のガラスエポキシ基板２の表面を観察したところ、ガラスエポキシ基板の劣化はなく、また電極剥離も見受けられなかった。
【００４５】
＜リペア（再搭載）性の評価＞
上述の「取り外し性の評価」においてＬＳＩチップを取り外した５０枚のガラスエポキシ基板のそれぞれについて、１００℃に加熱した状態においてＮ−メチル−２−ピロリドンおよびメチルエチルケトンにより、残留した接着剤の拭き取りを行った。なお、接着剤の拭き取り作業は、各ガラスエポキシ基板とも３分以内に行えた。次いで、接着剤の拭き取りを行ったガラスエポキシ基板に対して、取り外したＬＳＩチップと同種のＬＳＩチップを再搭載し、新たなサンプルを作製した。このサンプルについて、導通抵抗を測定し、また先に説明したのと同一の温度サイクル試験を行った後に導通抵抗を測定して接合安定性を評価した。その結果、各サンプルの全ての電気的接続点において、サイクル試験後の抵抗の上昇はサイクル試験前の抵抗に対して１０％以下と良好であり、導通不良も確認されなかった。このように、再搭載によって得られる接合構造体も、温度が変化しても安定した接合状態を保つことが確認された。
【００４６】
【実施例２】
第１接着剤の厚さを３３μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が６５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が３５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００４７】
【実施例３】
第１接着剤を構成する熱可塑性樹脂として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名：８３０ＬＶＰ、大日本インキ製）との溶解度パラメータの差が１．３（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２であるポリメチルメタクリレート（商品名：メタクリル酸メチルポリマー、和光純薬製）を用い、第１接着剤の厚さを２０μｍとし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が６０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００４８】
【実施例４】
第１接着剤の厚さを３３μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が６５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が３５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例３と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００４９】
【比較例１】
第１接着剤の厚さを１７μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が３５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が６５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、取り外し性およびリペア性に問題が確認された。
【００５０】
【比較例２】
第１接着剤の厚さを３５μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が７０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が３０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、接合信頼性に問題が確認された。
【００５１】
【比較例３】
第１接着剤の厚さを１７μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が３５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が６５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例３と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、取り外し性およびリペア性に問題が確認された。
【００５２】
【比較例４】
第１接着剤の厚さを３５μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が７０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が３０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例３と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、接合信頼性に問題が確認された。
【００５３】
【実施例５】
第１接着剤を構成する熱可塑性樹脂として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名：８３０ＬＶＰ、大日本インキ製）との溶解度パラメータの差が２．７（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２である酢酸ビニル樹脂（商品名：ウルトラセン６３０、東ソー製）を用い、第１接着剤の厚さを１３μｍとし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が２５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が７５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００５４】
【実施例６】
第１接着剤の厚さを２５μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が５０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が５０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例５と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００５５】
【実施例７】
第１接着剤を構成する熱可塑性樹脂として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名：８３０ＬＶＰ、大日本インキ製）との溶解度パラメータの差が４．６（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２であるポリエチレン樹脂（商品名：ペトロセン１７３、東ソー製）を用い、第１接着剤の厚さを１３μｍとし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が２５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が７５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００５６】
【実施例８】
第１接着剤の厚さを２５μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が５０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が５０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例７と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００５７】
【比較例５】
第１接着剤の厚さを１０μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が２０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が８０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例５と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、取り外し性およびリペア性に問題が確認された。
【００５８】
【比較例６】
第１接着剤の厚さを２８μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が５５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が４５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例５と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、接合信頼性に問題が確認された。
【００５９】
【比較例７】
第１接着剤の厚さを１０μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が２０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が８０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例７と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、取り外し性およびリペア性に問題が確認された。
【００６０】
【比較例８】
第１接着剤の厚さを２８μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が５５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が４５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例７と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、接合信頼性に問題が確認された。
【００６１】
【実施例９】
第１接着剤を構成する熱可塑性樹脂として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名：８３０ＬＶＰ、大日本インキ製）との溶解度パラメータの差が５．３（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２であるポリエーテルスルフォン（商品名：ＰＥＳ４００３、住友化学工業製）を用い、第１接着剤の厚さを５μｍとし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が１０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が９０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００６２】
【実施例１０】
第１接着剤の厚さを２０μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が６０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例９と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００６３】
【実施例１１】
第１接着剤を構成する熱可塑性樹脂として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名：８３０ＬＶＰ、大日本インキ製）との溶解度パラメータの差が７．１（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２であるポリスチレン（商品名：カプトン２００２、クラレ製）を用い、第１接着剤の厚さを５μｍとし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が１０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が９０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００６４】
【実施例１２】
第１接着剤の厚さを２０μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が６０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００６５】
【実施例１３】
第１接着剤を構成する熱可塑性樹脂として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名：８３０ＬＶＰ、大日本インキ製）との溶解度パラメータの差が７（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２であるポリメタクリル酸メチル（商品名：ＰＭＭＡ、アルドリッチ製）を用い、第１接着剤の厚さを５μｍとし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が１０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が９０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００６６】
【実施例１４】
第１接着剤の厚さを２０μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４０ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が６０ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１３と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様の結果が得られた。
【００６７】
【比較例９】
第１接着剤の厚さを３μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が９５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例９と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、取り外し性およびリペア性に問題が確認された。
【００６８】
【比較例１０】
第１接着剤の厚さを２３μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が５５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例９と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、接合信頼性に問題が確認された。
【００６９】
【比較例１１】
第１接着剤の厚さを３μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が９５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、取り外し性およびリペア性に問題が確認された。
【００７０】
【比較例１２】
第１接着剤の厚さを２３μｍにし、かつ、第２接着剤の塗布量を、第１接着剤に含まれる熱可塑性樹脂、および第２接着剤に含まれる熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４５ｗｔ％（熱硬化性樹脂の含有率が５５ｗｔ％）となるようにした以外は、実施例１１と同様にして接合構造体サンプルを作製した。これらのサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行ったところ、接合信頼性に問題が確認された。
【００７１】
【実施例１５】
実施例１に係る第２接着剤（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂）のポットライフについて、粘度の変化および硬化反応の進行の観点から調べた。具体的には、実施例７の第２接着剤を室温（２５℃）で１５日間放置し、接着剤の粘度の変化を調べた。更に、赤外吸収スペクトルにおける、接着剤におけるエポキシ基ピーク面積／Ｐ位フェニレンピーク面積の変化を同時に調べた。この比が変化するということは、エポキシ樹脂が硬化剤と反応して重合硬化が進行していることを意味する。同様にして、−２０℃で１２カ月間冷凍保存した第２接着剤の粘度の変化およびエポキシ基ピーク面積／Ｐ位フェニレンピーク面積の変化をそれぞれ調べた。これらの結果は表１に掲げる。
【００７２】
【表１】

【００７３】
表１に示すように、常温放置で１５日間経過後および冷凍保存で１２カ月間経過後のいずれにおいても、粘度およびエポキシ基ピーク面積／Ｐ位フェニレンピーク面積ともに第２接着剤の作製直後と比べて大きく変化していなかった。したがって、実施例１３の第２接着剤は、室温放置においても冷凍保存においても主剤と硬化剤とがほとんど反応せず、そのポットライフは、常温放置では少なくとも１５日以上であり、冷凍保存で少なくとも１２カ月以上であることが確認された。
【００７４】
【実施例１６〜実施例１９】
硬化促進剤としての、イミノ基（−ＮＨ−）のＨをエポキシ環を有するアルキル基で置換した変成イミダゾール化合物（商品名：ＰＮ２３Ｊ、味の素製）の添加量を、２０重量部に代えて０．９重量部（実施例１６）、１．０重量部（実施例１７）、５０重量部（実施例１８）、または６０重量部（実施例１９）とした以外は、実施例７と同様にして接合構造体サンプルを作製した。各実施例のサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行った。
【００７５】
その結果、各実施例ともに、実施例１と同様に接合信頼性、取り外し性、リペア性のいずれも良好であることが確認された。温度サイクル試験においては、実施例１７および実施例１８では、５０枚のサンプルの１７６００（３５２×５０）個の全ての接続点において、５００サイクルを終えても導通不良は生じず、サイクル試験後の抵抗の上昇はサイクル試験前の抵抗に対して１０％以下と良好であった。一方、実施例１６および実施例１９では、１００サイクルまで導通不良は生じなかった。これらの結果から、硬化促進剤の含有量は、主剤１００重量部に対して１．０〜５０重量部の範囲とするのが好ましいことがわかる。
【００７６】
【実施例２０】
硬化剤として、熱可塑性樹脂で被覆したイミダゾール化合物（商品名：ＨＸ３９２１、旭チバ製）５０重量部に代えて、樹脂で被覆されていないイミダゾール化合物としての２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−Ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物（２ＭＡ−ＯＫ、四国化成製）５０重量部を使用した以外は、実施例７と同様にして接合構造体サンプルを作製した。各実施例のサンプルについて実施例１と同様にして接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行うとともに、実施例１５と同様にしてポットライフの調査を行った。
【００７７】
その結果、実施例１と同様に接合信頼性、取り外し性、リペア性のいずれも良好であることが確認された。ポットライフの調査においては、常温放置で３時間経過後に粘度は２倍となり、−２０℃の冷凍保存で２０日経過後に粘度は２倍となった。
【００７８】
【実施例２１】
カップリング剤として、シリコーン系カップリング剤（商品名：ＭＡＣ−２１０１、日本ユニカー製）１．０重量部に代えて、シラン系カップリング剤（商品名：ＫＢＭ４０３、信越化学工業製）１．０重量部を使用した以外は、実施例７と同様にして接合構造体サンプルを作製した。各実施例のサンプルについて実施例１と同様にして接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行った。
【００７９】
その結果、実施例１と同様に接合信頼性、取り外し性、リペア性のいずれも良好であることが確認された。温度サイクル試験においては、５０枚のサンプルの１７６００（３５２×５０）個の全ての接続点において、２００サイクルまで導通不良は生じなかった。この結果から、カップリング剤は、シリコーン系カップリング剤を用いるのが好ましいことがわかる。
【００８０】
【実施例２２〜２５】
第２接着剤を構成する無機フィラーとしてのアルミナ粉末の含有量を、１７１重量部に代えて９重量部（実施例２２）、１０（実施例２３）、３００（実施例２４）、３１０（実施例２５）とした以外は、実施例７と同様にして接合構造体サンプルを作製した。各実施例のサンプルについて実施例１と同様にして、接合信頼性、取り外し性、リペア性の各評価を行った。
【００８１】
その結果、各実施例ともに、実施例１と同様に接合信頼性、取り外し性、リペア性のいずれも良好であることが確認された。温度サイクル試験においては、実施例２３および実施例２４では、５０枚のサンプルの１７６００（３５２×５０）個の全ての接続点において、５００サイクルを終えても導通不良は生じず、サイクル試験後の抵抗の上昇もサイクル試験前の抵抗に対して１０％以下と良好であった。一方、実施例２２および実施例２５では、７０サイクルまで導通不良は生じなかった。これらの結果から、アルミナ粉末の含有量は、１０〜３００の範囲とするのが好ましいことがわかる。
【００８２】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションについて、以下に付記として列挙する。
【００８３】
（付記１）第１接続対象部材と、第２接続対象部材と、上記第１接続対象部材と上記第２接続対象部材との間に介在し且つ熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を相溶した状態で有する接着層とを備え、当該接着層が、熱可塑性樹脂を主体的に含む熱可塑性樹脂リッチ層と、熱硬化性樹脂を主体的に含む熱硬化性樹脂リッチ層とを有する部材接合構造体であって、
上記熱可塑性樹脂の溶解度パラメータと、上記熱硬化性樹脂の溶解度パラメータとの差の絶対値が０（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４０〜６５ｗｔ％であり、上記絶対値が２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、上記含有率が２５〜５０ｗｔ％であり、上記絶対値が５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上８（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以下である場合、上記含有率が１０〜４０ｗｔ％であることを特徴とする、部材接合構造体。
（付記２）上記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である、付記１に記載の部材接合構造体。
（付記３）第１接続対象部材と第２接続対象部材とを、熱可塑性樹脂を含む第１接着剤と熱硬化性樹脂組成物を含む第２接着剤とを用いて接合するにあたり、第１接続対象部材における第２接続対象部材接合領域に第１接着剤を供給して第１接着剤層を形成し、上記第１接着剤層に積層するように第２接着剤を供給して第２接着剤層を形成し、上記第２接続対象部材接合領域に上記第１および第２接着剤層を介して上記第２接合対象部材を載置した上で上記第１接合部材と上記第２接合部材とを熱圧着して、熱可塑性樹脂を主体的に含む熱可塑性樹脂リッチ層と熱硬化性樹脂を主体的に含む熱硬化性樹脂リッチ層とを有する接着層を形成する部材接合構造体の製造方法であって、
上記熱可塑性樹脂の溶解度パラメータと、上記熱硬化性樹脂組成物から得られる熱硬化性樹脂の溶解度パラメータとの差の絶対値が０（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４０〜６５ｗｔ％となるようにし、上記絶対値が２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、上記含有率が２５〜５０ｗｔ％となるようにし、上記絶対値が５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上８（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以下である場合、上記含有率が１０〜４０ｗｔ％となるようにすることを特徴とする、部材接合構造体の製造方法。
（付記４）上記熱硬化性樹脂組成物は、主剤と、硬化剤と、硬化促進剤とを含んでおり、上記硬化促進剤の含有量は、上記主剤１００重量部に対して１〜５０重量部である、付記３に記載の部材接合構造体の製造方法。
（付記５）上記硬化促進剤は、イミノ基（−ＮＨ−）のＨを、エポキシ基を有する原子団で置換した変性イミダゾール化合物である、付記４に記載の部材接合構造体の製造方法。
（付記６）上記硬化剤は、表面が熱可塑性樹脂により被覆された潜在性硬化剤である、付記４または５に記載の部材接合構造体の製造方法。
（付記７）上記熱硬化性樹脂組成物は、さらにシリコーン系カップリング剤を含んでいる、付記４から６のいずれか１つに記載の部材接合構造体の製造方法。
（付記８）上記熱硬化性樹脂組成物は、無機フィラーをさらに含んでおり、上記無機フィラーの含有量は、上記主剤１００重量部に対して１〜１００重量部である、付記４から７のいずれか１つに記載の部材接合構造体の製造方法。
（付記９）上記無機フィラーは、アルミナ粒子および／またはシリカ粒子を含んでいる、付記８に記載の部材接合構造体の製造方法。
（付記１０）上記無機フィラーの最大粒子径は、４０μｍ以下である、付記９に記載の部材接合構造体の製造方法。
（付記１１）上記第１接着剤および／または第２接着剤は、導電性粒子を絶縁性樹脂で被覆したマイクロカプセル型導電フィラーをさらに有している、付記３から１０のいずれか１つに記載の部材接合構造体。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によると、接合構造体における接着層に含まれる熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との相溶性の程度に応じて、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との含有比率を調整することにより、接合信頼性、取り外し性、リペア性のいずれの点においても良好な結果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る接合構造体の要部拡大断面図である。
【図２】図１に示した接合構造体の製造方法を各工程順に説明する要部拡大断面図である。
【図３】図１に示した接合構造体を構成するＬＳＩチップやガラスエポキシ基板に対して垂直方向および水平方向に負荷を作用させ、ガラスエポキシ基板からＬＳＩチップを取り外す状態を説明するための正面図である。
【符号の説明】
１半導体素子（第２接合対象部材）
２配線基板（第１接合対象部材）
３接着層
４引っ張り試験機
５第１の治具
６第２の治具
１０半導体素子の電極部
１０ａスタッドバンプ
２０配線基板の電極部
３０熱可塑性樹脂リッチ層
３０’ 第１接着剤層
３１熱硬化性樹脂リッチ層
３１’ 第２接着剤層

Claims

第１接続対象部材と、第２接続対象部材と、上記第１接続対象部材と上記第２接続対象部材との間に介在し且つ熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を相溶した状態で有する接着層とを備え、当該接着層が、熱可塑性樹脂を主体的に含む熱可塑性樹脂リッチ層と、熱硬化性樹脂を主体的に含む熱硬化性樹脂リッチ層とを有する部材接合構造体であって、
上記熱可塑性樹脂の溶解度パラメータと、上記熱硬化性樹脂の溶解度パラメータとの差の絶対値が０（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４０〜６５ｗｔ％であり、上記絶対値が２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、上記含有率が２５〜５０ｗｔ％であり、上記絶対値が５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上８（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以下である場合、上記含有率が１０〜４０ｗｔ％であることを特徴とする、部材接合構造体。
第１接続対象部材と第２接続対象部材とを、熱可塑性樹脂を含む第１接着剤と熱硬化性樹脂組成物を含む第２接着剤とを用いて接合するにあたり、第１接続対象部材における第２接続対象部材接合領域に第１接着剤を供給して第１接着剤層を形成し、上記第１接着剤層に積層するように第２接着剤を供給して第２接着剤層を形成し、上記第２接続対象部材接合領域に上記第１および第２接着剤層を介して上記第２接合対象部材を載置した上で上記第１接合部材と上記第２接合部材とを熱圧着して、熱可塑性樹脂を主体的に含む熱可塑性樹脂リッチ層と熱硬化性樹脂を主体的に含む熱硬化性樹脂リッチ層とを有する接着層を形成する部材接合構造体の製造方法であって、
上記熱可塑性樹脂の溶解度パラメータと、上記熱硬化性樹脂組成物から得られる熱硬化性樹脂の溶解度パラメータとの差の絶対値が０（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂からなる樹脂全体における熱可塑性樹脂の含有率が４０〜６５ｗｔ％となるようにし、上記絶対値が２（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２未満である場合、上記含有率が２５〜５０ｗｔ％となるようにし、上記絶対値が５（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以上８（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ^３）^１／２以下である場合、上記含有率が１０〜４０ｗｔ％となるようにすることを特徴とする、部材接合構造体の製造方法。
上記熱硬化性樹脂組成物は、主剤、硬化剤および硬化促進剤を含んでおり、上記硬化促進剤の含有量は、上記主剤１００重量部に対して１〜５０重量部である、請求項２に記載の部材接合構造体の製造方法。
上記組成物は、無機フィラーをさらに含んでおり、上記無機フィラーの含有量は、上記主剤１００重量部に対して１〜１００重量部である、請求項３に記載の部材接合構造体の製造方法。