JP2010040893A - 端子間の接続方法、それを用いた半導体装置の製造方法、および導電性粒子の凝集方法 - Google Patents

端子間の接続方法、それを用いた半導体装置の製造方法、および導電性粒子の凝集方法 Download PDF

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Abstract

【課題】対向する端子間（導通性領域）に導電性粒子を選択的に凝集させ、導電性が高い端子間接続を可能とする端子間の接続方法を提供する。
【解決手段】硬化性樹脂成分およびフラックスを含有し、１６０℃で３００秒間加熱した後の１６０℃における溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ以上であり、１６０℃における絶縁抵抗値が１×１０７Ω以上である硬化性樹脂組成物１２０と、導電性粒子１１０とを含む導電接続材料を、対向する端子間に配置する配置工程と、前記導電性粒子１１０の融点以上且つ前記硬化性樹脂成分の硬化が完了しない温度で前記導電接続材料を加熱する加熱工程と、各端子１１，２１に電圧を印加して前記対向する端子間に電位差を発生させる印加工程と、前記硬化性樹脂成分を硬化させる硬化工程と、を含むことを特徴とする端子間の接続方法。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、導電性粒子を用いた端子間の接続方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。また、本発明は、導電性粒子の凝集方法に関する。
近年、電子機器の高機能化および小型化の要求に伴い、電子材料における接続端子間の狭ピッチ化がますます進む方向にあり、微細な配線回路における端子間接続も高度化している。
このような端子間の接続方法としては、例えば、ＩＣチップを回路基板に電気的に接続する際に異方性導電接着剤または異方性導電フィルムを用いて多数の対向する端子間を一括で接続するフリップチップ接続技術が知られている（特開昭６１−２７６８７３号公報（特許文献１）および特開２００４−２６０１３１号公報（特許文献２）など）。このような異方性導電接着剤または異方性導電フィルムは、熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤に導電性粒子を分散させたフィルムまたはペーストであり、これを接続すべき電子部材の間に配置して熱圧着させることにより、多数の対向する端子間を一括で接続することができる一方、接着剤中の樹脂によって隣接する端子間の絶縁性を確保することが可能となる。
しかしながら、従来の異方性導電接着剤または異方性導電フィルムを用いた端子間の接続方法においては、単に、熱圧着によって導電性粒子と端子、および導電性粒子同士が接触することを利用するものであり、導電性粒子と端子、または導電性粒子同士が十分に接触せずに対向する端子間の一部が導通しなかったり、対向する端子間（導通性領域）以外の樹脂（絶縁性領域）中に導電性粒子が残存して隣接する端子間の絶縁性が十分に確保されないという問題があった、このため、端子間の更なる狭ピッチ化に対応することが困難であった。
特開昭６１−２７６８７３号公報 特開２００４−２６０１３１号公報
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、対向する端子間（導通性領域）に導電性粒子を選択的に凝集させ、導電性が高い端子間接続を可能とする端子間の接続方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、溶融粘度および絶縁抵抗値が特定の関係にある硬化性樹脂組成物と、導電性粒子とを含む導電接続材料を、対向する端子間に配置して加熱溶融し、且つ各端子に電圧を印加して前記対向する端子間に電位差を発生させることによって、前記導電性粒子を選択的に前記対向する端子間に凝集させることができ、対向する端子間の接続抵抗を小さくすることが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の端子間の接続方法は、硬化性樹脂成分およびフラックスを含有し、１６０℃で９０秒間加熱した後の１６０℃における溶融粘度が０．０１〜１０Ｐａ・ｓであり、１６０℃における絶縁抵抗値が１×１０７Ω未満であり、且つ１６０℃で３００秒間加熱した後の１６０℃における溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ以上であり、１６０℃における絶縁抵抗値が１×１０７Ω以上である硬化性樹脂組成物と、導電性粒子とを含む導電接続材料を、対向する端子間に配置する配置工程と、
前記導電性粒子の融点以上且つ前記硬化性樹脂成分の硬化が完了しない温度で前記導電接続材料を加熱する加熱工程と、
各端子に電圧を印加して前記対向する端子間に電位差を発生させる印加工程と、
前記硬化性樹脂成分を硬化させる硬化工程と、
を含むことを特徴とする方法である。
また、本発明の導電性粒子の凝集方法は、硬化性樹脂成分とフラックスとを含有し、１６０℃で９０秒間加熱した後の１６０℃における溶融粘度が０．０１〜１０Ｐａ・ｓであり、１６０℃における絶縁抵抗値が１×１０７Ω未満であり、且つ１６０℃で３００秒間加熱した後の１６０℃における溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ以上であり、１６０℃における絶縁抵抗値が１×１０７Ω以上である硬化性樹脂組成物に導電性粒子を分散させる工程と、
前記導電性粒子を分散させた硬化性樹脂組成物を、対向する端子間に配置する工程と、
前記導電性粒子を溶融させる工程と、
各端子に電圧を印加して前記対向する端子間に電位差を発生させて前記導電性粒子を前記対向する端子間に凝集させる工程と、
を含むことを特徴とする方法である。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、第一の接続端子が設けられた回路面を有する第一の電子部材と、第二の接続端子が設けられた回路面を有する第二の電子部材とを備える半導体装置の製造方法であって、本発明の端子間の接続方法によって前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続することを特徴とする方法である。
本発明において、前記硬化性樹脂組成物としては、硬化促進剤を含有するものが好ましく、前記硬化促進剤としてはイミダゾール化合物が好ましい。また、前記フラックスとしては、フェノール性水酸基を有する化合物およびカルボキシル基を有する化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物が好ましく、前記導電性粒子としては半田粒子が好ましい。
本発明においては、前記加熱工程において前記導電性粒子を溶融させ、前記印加工程において、溶融した前記導電性粒子を前記対向する端子間に凝集させることが好ましい。また、前記加熱工程において前記導電性粒子が完全に溶融する前に、前記印加工程を開始することが好ましい。
なお、本発明における「粒子の凝集」には、粒子が、そのまま状態で集まってより大きな二次粒子を形成することだけでなく、粒子の一部（例えば、表面）または全部が溶融した状態で集まって一体化することも含まれるものとする。
本発明によれば、対向する端子間に導電性粒子を選択的に凝集させることができ、その結果、導電性が高い端子間接続が可能となり、また、半導体装置などの微細な配線回路における多数の対向する端子間を一括で接続することも可能となる。
さらに、導電性粒子を選択的に凝集させることによって、絶縁性領域における導電性粒子の残存を抑制することができ、接続信頼性を高めることも可能となる。
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
先ず、本発明に用いられる導電接続材料について説明する。前記導電接続材料は、硬化性樹脂組成物と導電性粒子とを含有するものである。本発明においては、常温で液状、固形状のいずれの形態の導電接続材料も使用することができる。
なお、本発明において、「常温で液状」とは常温（２５℃）で一定の形態を持たない状態を意味し、ペースト状もこれに含まれるものとする。常温における液状の導電接続材料の溶融粘度は、０．００１Ｐａ・ｓ以上であることが好ましく、０．０１Ｐａ・ｓ以上であることがより好ましく、０．１Ｐａ・ｓ以上であることが特に好ましく、また、５０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、３０００Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましく、１０００Ｐａ・ｓ以下であることが特に好ましい。なお、本明細書において、上限と下限は自由に組み合わせることができ、それによって得られた範囲が全て開示されているものとする。
（ａ）導電性粒子：
本発明に用いられる導電性粒子としては、後述するフラックスの還元作用により除去可能な表面酸化膜を有するものであれば特に制限はないが、半田粒子が好ましい。本発明に用いられる半田粒子としては、特に制限はないが、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）および銅（Ｃｕ）からなる群から選択される少なくとも２種以上の金属の合金からなることが好ましい。
このような合金のうち、溶融温度および機械的物性を考慮すると、Ｓｎ−Ｂｉの合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕの合金、Ｓｎ−Ｉｎの合金、Ｓｎ−Ａｇの合金などのＳｎを含む合金からなることがより好ましい。また、前記合金中のＳｎ含有率は、３０質量％以上であることが好ましく、３５質量％以上であることがより好ましく、４０質量％以上であることが特に好ましく、また、９９質量％以下であることが好ましくは、９８質量％以下であることがより好ましく、９７質量％以下であることが特に好ましい。
前記導電性粒子の平均粒径は、隣接する端子間の離隔距離などに応じて適宜選択することができる。例えば、半導体装置における半導体チップ、基板、半導体ウェハなどの各接続端子間の接続においては、隣接する接続端子間のブリッジを抑制するため、導電性粒子の平均粒径は１μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることが特に好ましく、また、１００μｍ以下であることが好ましく、８０μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることが特に好ましく、３０μｍ以下であることが最も好ましい。なお、導電性粒子の平均粒径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。
また、本発明に用いられる導電性粒子の形状としては、特に制限はないが、例えば、球状、燐片状、針状などが挙げられる。
本発明においては、接続する電子部材や半導体装置の耐熱性に応じて適宜、所望の融点を有する導電性粒子を用いることができる。例えば、半導体装置における端子間接続においては、半導体装置の部材が熱履歴により損傷するのを防止するために、融点が３００℃以下（より好ましくは２８０℃以下、特に好ましくは２６０℃以下）である導電性粒子を用いることが好ましい。また、端子間接続後の半導体装置の耐熱性を確保するためには、融点が１００℃以上（より好ましくは１１０℃以上、特に好ましくは１２０℃以上）である導電性粒子を用いることが好ましい。なお、導電性粒子の融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定することができる。
本発明に用いられる導電接続材料において、前記導電性粒子の含有量は、導電接続材料全体に対して２０質量％以上であることが好ましく、３０質量％以上であることがより好ましく、４０質量％以上であることが特に好ましく、また、８０質量％以下であることが好ましく、７０質量％以下であることがより好ましく、６０質量％以下であることが特に好ましい。導電性粒子の含有量が前記下限未満になると未接続の端子が増加する傾向にあり、他方、前記上限を超えると隣接する端子間でブリッジを起こしやすくなる傾向にある。
（ｂ）硬化性樹脂組成物：
本発明に用いられる硬化性樹脂組成物は、硬化性樹脂成分およびフラックスを含有し、溶融粘度と絶縁抵抗値が下記条件を満たすものであれば特に限定されない。
（硬化性樹脂組成物の物性）
本発明に用いられる硬化性樹脂組成物において、１６０℃で９０秒間加熱した後の１６０℃における溶融粘度は０．０１〜１０Ｐａ・ｓである。前記溶融粘度が前記下限未満になると加熱工程において基板などから樹脂成分がはみ出しやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えると加熱工程および印加工程において導電性粒子の流動が起こりにくく、導電性粒子の自己凝集や端子上への溶融凝集が起こりにくくなる傾向にある。また、このような観点から前記溶融粘度は０．０２〜８Ｐａ・ｓであることが好ましく、０．０５〜５Ｐａ・ｓであることがより好ましい。
また、前記硬化性樹脂組成物において、１６０℃で９０秒間加熱した後の１６０℃における絶縁抵抗値は１×１０７Ω未満である。前記絶縁抵抗値が前記上限以上になると印加工程において導電性粒子の流動性（電気泳動性）が著しく低下する傾向にある。また、このような観点から前記絶縁抵抗値は５×１０６Ω未満であることが好ましく、５×１０５Ω未満であることがより好ましい
本発明に用いられる硬化性樹脂組成物において、１６０℃で３００秒間加熱した後の１６０℃における溶融粘度は１００Ｐａ・ｓ以上である。前記溶融粘度が前記下限未満になると溶融粘度が低すぎるため、加熱工程や印加工程において位置ずれが発生しやすく、接続信頼性が低下しやすい傾向にある。また、このような観点から前記溶融粘度は２００Ｐａ・ｓ以上であることが好ましく、５００Ｐａ・ｓ以上であることがより好ましい。
また、前記硬化性樹脂組成物において、１６０℃で３００秒間加熱した後の１６０℃における絶縁抵抗値は１×１０７Ω以上である。前記絶縁抵抗値が前記下限未満になると硬化性樹脂成分の硬化後においても電気伝導性（イオン伝導性）物質が残存し、絶縁性領域の絶縁性が確保しにくい傾向にある。また、このような観点から前記絶縁抵抗値は５×１０７Ω以上であることが好ましく、１×１０８Ω以上であることがより好ましい。
（硬化性樹脂成分）
本発明に用いられる硬化性樹脂成分は、通常、半導体装置製造用の接着剤成分として使用できるものであれば特に限定されない。このような硬化性樹脂成分としては、前記導電性粒子の融点以上の温度において硬化するものであることが好ましく、例えば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂などが挙げられる。中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるという観点からエポキシ樹脂が好ましい。また、これらの硬化性樹脂成分は１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
本発明において、硬化性樹脂成分の形態は、導電接続材料の形態などに応じて適宜選択することができる。例えば、液状の導電接続材料を使用する場合には、液状の硬化性樹脂成分を用いることが好ましく、必要に応じて後述するフィルム形成性樹脂成分を併用してもよい。また、固形状、例えばフィルム状の導電接続材料を使用する場合には、液状および固形状のいずれの硬化性樹脂成分も用いることができ、フィルム形成性樹脂成分を併用することが好ましい。
本発明においては、前記エポキシ樹脂として、室温で液状のものおよび室温で固形状のもののいずれのエポキシ樹脂も使用することができる。また、室温で液状のエポキシ樹脂と室温で固形状のエポキシ樹脂とを併用することも可能である。導電接続材料が液状の場合には、室温で液状のエポキシ樹脂を用いることが好ましく、導電接続材料が固形状の場合には、液状および固形状のいずれのエポキシ樹脂も使用することが可能であり、フィルム形成性樹脂成分を適宜併用することが好ましい。
本発明に用いられる室温で液状のエポキシ樹脂としては、特に制限はないが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などが挙げられる。また、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とを併用してもよい。
室温で液状のエポキシ樹脂のエポキシ当量は、１５０〜３００ｇ／ｅｑであることが好ましく、１６０〜２５０ｇ／ｅｑであることがより好ましく、１７０〜２２０ｇ／ｅｑであることが特に好ましい。前記エポキシ当量が上記下限未満になると硬化物の収縮率が大きくなる傾向があり、反りが生じることがある。他方、前記上限を超えると、フィルム形成性樹脂成分を併用した場合に、フィルム形成性樹脂成分、特にポリイミド樹脂との反応性が低下する傾向にある。
本発明に用いられる室温で固形状のエポキシ樹脂としては、特に制限はないが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、３官能エポキシ樹脂、４官能エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、固形３官能エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などが好ましい。また、これらのエポキシ樹脂は１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
室温で固形状のエポキシ樹脂の軟化点は、４０〜１２０℃であることが好ましく、５０〜１１０℃であることがより好ましく、６０〜１００℃であることが特に好ましい。前記軟化点が前記範囲内にあると、フィルムを形成した場合にそのタック性を抑えることができ、容易に取り扱うことが可能となる。
本発明においては、このような硬化性樹脂成分として市販品を使用することができ、さらに、本発明の効果を損ねない範囲で、可塑剤、安定剤、無機フィラー、帯電防止剤や顔料などの各種添加剤を配合したものを使用することもできる。
本発明に用いられる導電接続材料において、前記硬化性樹脂成分の含有量は使用する導電接続材料の形態に応じて適宜設定することができる。例えば、液状の導電接続材料の場合には、硬化性樹脂成分の含有量は、導電接続材料全体に対して１５質量％以上であることが好ましく、２５質量％以上であることがより好ましく、３５質量％以上であることが特に好ましく、また、７５質量％以下であることが好ましく、６５質量％以下であることがより好ましく、５５質量％以下であることが特に好ましい。フィルム状の導電接続材料の場合には、硬化性樹脂成分の含有量は、導電接続材料全体に対して１０質量％以上であることが好ましく、１５質量％以上であることがより好ましく、２０質量％以上であることが特に好ましく、また、７５質量％以下であることが好ましく、６５質量％以下であることがより好ましく、５５質量％以下であることが特に好ましい。硬化性樹脂成分の含有量が前記範囲内にあると対向する端子間の電気的接続強度および機械的接着強度を十分に確保することが可能となる。
（フィルム形成性樹脂成分）
本発明において、固形状、例えばフィルム状の導電接続材料を使用する場合には、前記硬化性樹脂成分とフィルム形成性樹脂成分とを併用することが好ましい。このようなフィルム形成性樹脂成分としては、有機溶媒に可溶であり、単独で製膜性を有するものであれば特に制限はなく、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂のいずれのものも使用することができ、また、これらを併用することもできる。
具体的なフィルム形成性樹脂成分としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロンなどが挙げられる。中でも、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂およびポリイミド樹脂が好ましい。また、これらのフィルム形成性樹脂成分は１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
なお、本発明において、「（メタ）アクリル系樹脂」とは、（メタ）アクリル酸およびその誘導体の重合体、または（メタ）アクリル酸およびその誘導体と他の単量体との共重合体を意味する。ここで、「（メタ）アクリル酸」などと表記するときは、「アクリル酸またはメタクリル酸」などを意味する。
前記（メタ）アクリル系樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸−２−エチルヘキシルなどのポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチルなどのポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、メタクリル酸メチル−α−メチルスチレン共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート−メタクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド共重合体などが挙げられる。中でも、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドが好ましい。また、これらの（メタ）アクリル系樹脂は１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
このような（メタ）アクリル系樹脂のうち、被着体への密着性および他の樹脂成分との相溶性を向上させることができるという観点から、ニトリル基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基などの官能基を有する単量体を共重合させてなる（メタ）アクリル系樹脂が好ましい。
このような（メタ）アクリル系樹脂において、前記官能基を有する単量体の配合量は特に限定されないが、（メタ）アクリル系樹脂合成時の全単量体１００ｍｏｌ％に対して０．１〜５０ｍｏｌ％であることが好ましく、０．５〜４５ｍｏｌ％であることがより好ましく、１〜４０ｍｏｌ％であることが特に好ましい。前記官能基を有する単量体の配合量が前記下限値未満になると密着性が十分に向上しない傾向にあり、他方、前記上限を超えると粘着力が強すぎて作業性が十分に向上しない傾向にある。
前記（メタ）アクリル系樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが、１０万以上であることが好ましく、１５万〜１００万であることがより好ましく、２５万〜９０万であることが特に好ましい。前記重量平均分子量が前記範囲内にあると製膜性を向上させることが可能となる。
本発明においてフィルム形成性樹脂成分としてフェノキシ樹脂を用いる場合、その数平均分子量は、５０００〜１５０００であることが好ましく、６０００〜１４０００であることがより好ましく、８０００〜１２０００であることが特に好ましい。このようなフェノキシ樹脂を用いることにより、硬化前の導電接続材料の流動性を抑制することができる。
前記フェノキシ樹脂の骨格は、ビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦタイプ、ビフェニルタイプなどが挙げられるが、本発明ではこれらに限定されない。また、飽和吸水率が１％以下であるフェノキシ樹脂は、接着時や半田実装時の高温下において、発泡または剥離などの発生を抑えることができるため好ましい。なお、飽和吸水率は、フェノキシ樹脂を２５μｍ厚のフィルムに加工し、１００℃雰囲気中で１時間乾燥（絶乾状態）し、さらに、そのフィルムを４０℃、９０％ＲＨ雰囲気の恒温恒湿槽に放置し、質量変化を２４時間おきに測定し、質量変化が飽和した時点の質量を用いて、下記式により算出することができる。
飽和吸水率（％）＝｛（飽和した時点の質量）−（絶乾時点の質量）｝／
（絶乾時点の質量）×１００
本発明に用いられるポリイミド樹脂としては、繰り返し単位中にイミド結合を持つ樹脂であれば特に限定されず、例えば、ジアミンと酸二無水物を反応させ、得られたポリアミド酸を加熱、脱水閉環することにより得られるものが挙げられる。
前記ジアミンとしては、例えば、３，３’−ジメチル−４，４’ジアミノジフェニル、４，６−ジメチル−ｍ−フェニレンジアミン、２，５−ジメチル−ｐ−フェニレンジアミンなどの芳香族ジアミン、１，３−ビス（３−アミノプロピル）―１，１，３，３―テトラメチルジシロキサンなどのシロキサンジアミンが挙げられる。これらのジアミンは１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
また、前記酸二無水物としては、３，３，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、ピロメリット酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸二無水物などが挙げられる。これらの酸二無水物は１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
本発明に用いられるポリイミド樹脂は、溶剤に可溶なものでも、不溶なものでもよいが、他の成分と混合する際のワニス化が容易であり、取扱性に優れている点で溶剤可溶性のものが好ましい。特に、様々な有機溶媒に溶解できる点でシロキサン変性ポリイミド樹脂を用いることが好ましい。
本発明においては、このようなフィルム形成性樹脂成分として市販品を使用することができ、さらに、本発明の効果を損ねない範囲で、可塑剤、安定剤、無機フィラー、帯電防止剤や顔料などの各種添加剤を配合したものを使用することもできる。
本発明に用いられる導電接続材料において、前記フィルム形成性樹脂成分の含有量は、使用する導電接続材料の形態に応じて適宜設定することができる。例えば、フィルム状の導電接続材料の場合には、フィルム形成性樹脂成分の含有量は、導電接続材料全体に対して３質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましく、７質量％以上であることが特に好ましく、また、７０質量％以下であることが好ましく、６０質量％以下であることがより好ましく、５０質量％以下であることが特に好ましい。フィルム形成性樹脂成分の含有量が前記範囲内にあると溶融前の硬化性樹脂成分の流動性を抑制することができ、導電接続材料を容易に取り扱うことが可能となる。
（フラックス）
本発明に用いられるフラックスは、端子および導電性粒子の表面酸化膜を還元する作用を有するものである。このようなフラックスとしては、フェノール性水酸基および／またはカルボキシル基を有する化合物が好ましい。
フェノール性水酸基を有する化合物としては、例えば、フェノール、ｏ−クレゾール、２，６−キシレノール、ｐ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｏ−エチルフェノール、２，４−キシレノール、２，５−キシレノール、ｍ−エチルフェノール、２，３−キシレノール、メジトール、３，５−キシレノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、カテコール、ｐ−ｔｅｒｔ−アミルフェノール、レゾルシノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＦ、ビフェノール、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、トリスフェノール、テトラキスフェノールなどのフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、ｏ−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＦノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂などのフェノール製水酸基を含有する樹脂が挙げられる。
カルボキシル基を有する化合物としては、例えば、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸などが挙げられる。前記脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物などが挙げられる。前記脂環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物などが挙げられる。前記芳香族酸無水物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテートなどが挙げられる。
前記脂肪族カルボン酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ピメリン酸などが挙げられる。中でも、下記式（１）：
ＨＯＯＣ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＨ （１）
（式（１）中、ｎは０〜２０の整数である。）
で表される脂肪族カルボン酸が好ましく、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸がより好ましい。
前記芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレートニ酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）、４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−２−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸などのナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；ジフェノール酸などが挙げられる。
このようなフラックスのうち、硬化性樹脂成分の硬化剤として作用する化合物、すなわち、導電性粒子と端子とを電気的に接続できる程度に、導電性粒子および端子の表面酸化膜を還元する作用を示し、且つ硬化性樹脂成分と反応可能な官能基を有する化合物がより好ましい。前記官能基は、硬化性樹脂成分の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂の場合には、カルボキシル基、水酸基、アミノ基などのエポキシ基と反応可能な官能基が挙げられる。
このようなフラックスは導電接続材料の溶融時には導電性粒子および端子の表面酸化膜を還元してこれらの表面の濡れ性を高め、導電性領域を容易に形成し、対向する端子間を電気的に接続することが可能となる。また、対向する端子間の電気的な接続が完了した後においては、この化合物は硬化剤として作用し、硬化性樹脂成分に付加して樹脂の弾性率またはＴｇを高めることが可能となる。したがって、このような化合物をフラックスとして用いるとフラックス洗浄が不要であり、また、フラックスの残存に起因するイオンマイグレーションの発生を抑制することが可能となる。
このような作用を有するフラックスとしては、少なくとも１つのカルボキシル基を有する化合物が挙げられる。例えば、硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂の場合には、脂肪族ジカルボン酸およびカルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物などが挙げられる。
前記脂肪族ジカルボン酸としては、脂肪族炭化水素基にカルボキシル基が２個結合した化合物であれば特に限定はない。前記脂肪族炭化水素基は、飽和または不飽和の非環式であってもよいし、飽和または不飽和の環式であってもよい。また、脂肪族炭化水素基が非環式の場合には直鎖状でも分岐状でもよい。
このような脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、前記式（１）においてｎが１〜２０の整数である化合物が挙げられる。前記式（１）中のｎが前記範囲内にあると、フラックス活性、接着時のアウトガスおよび導電接続材料の硬化後の弾性率およびガラス転移温度のバランスが良好となる。特に、導電接続材料の硬化後の弾性率の増加を抑制し、被接着物との接着性を向上させることができるという観点から、ｎは３以上であることが好ましく、弾性率の低下を抑制し、接続信頼性をさらに向上させることができるという観点から、ｎは１０以下であることが好ましい。
前記式（１）で示される脂肪族ジカルボン酸としては、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸などが挙げられる。中でも、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデンカン二酸が好ましく、セバシン酸が特に好ましい。
前記カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物としては、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）などの安息香酸誘導体；１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸などのナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；ジフェノール酸などが挙げられる。中でも、フェノールフタリン、ゲンチジン酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸が好ましく、フェノールフタリン、ゲンチジン酸が特に好ましい。
本発明において、フラックスは１種単独で用いても２種以上を併用してもよい。また、いずれの化合物も吸湿しやすく、ボイド発生の原因となるため、本発明においては、使用前に予め乾燥させることが好ましい。
本発明に用いられる導電接続材料において、前記フラックスの含有量は、使用する導電接続材料の形態に応じて適宜設定することができる。例えば、液状の導電接続材料の場合には、フラックスの含有量は、導電接続材料全体に対して１質量％以上であることが好ましく、２質量％以上であることがより好ましく、３質量％以上であることが特に好ましく、また、４０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましく、２５質量％以下であることが特に好ましい。固形状の導電接続材料の場合には、フラックスの含有量は、導電接続材料全体に対して０．５質量％以上であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましく、２質量％以上であることが特に好ましく、また、４０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましく、２５質量％以下であることが特に好ましい。フラックスの含有量が前記範囲内にあると、導電性粒子および端子の表面酸化膜を、対向する端子間を電気的に接合できる程度に十分に除去することができ、且つ、硬化性樹脂成分の硬化時に、樹脂に効率よく付加して樹脂の弾性率またはＴｇを高めることが可能である。また、未反応のフラックス化合物に起因するイオンマイグレーションの発生を抑制することが可能となる。
（硬化促進剤）
本発明に用いられる硬化性樹脂組成物は、硬化促進剤を含むものであることが好ましい。硬化促進剤を添加すると、硬化促進剤が硬化性樹脂組成物中の樹脂成分からイオンを引き抜くため、硬化性樹脂組成物中にはイオンが多く存在する。溶融粘度が低い場合（例えば、溶融時）には前記イオンは硬化性樹脂組成物中を比較的自由に移動できるため、硬化性樹脂組成物の絶縁抵抗値は低くなる。一方、溶融粘度が高い場合（例えば、硬化後）には、前記イオンは硬化性樹脂組成物中または硬化物中を自由に移動することができず、絶縁抵抗値が高くなり、硬化性樹脂組成物は高い絶縁性を確保することができる。したがって、硬化促進剤を添加することによって、溶融粘度が低い場合（低溶融粘度時）には絶縁抵抗値が低く、溶融粘度が高い場合（高溶融粘度時）には絶縁抵抗値が高い硬化性樹脂組成物を容易に得ることができる。
このような硬化促進剤としては、イミダゾール化合物、三級アミン化合物および有機ホスフィン化合物などが挙げられる。前記イミダゾール化合物としては、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、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、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４−メチルイミダゾリル（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンのイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、２−メチルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシジメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールなどが挙げられる。
また、前記三級アミン化合物としては、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールなどが挙げられ、前記有機ホスフィン化合物としては、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィンなどが挙げられる。
これらの中でも、硬化性樹脂成分の硬化が完了する前に導電性粒子が端子の表面に移動することができ、対向する端子間を良好に接続できるという観点から、イミダゾール化合物が好ましく、融点が１５０℃以上のイミダゾール化合物がより好ましい。このような融点が１５０℃以上のイミダゾールとしては、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、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、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４−メチルイミダゾリル（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンのイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシジメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールなどが挙げられる。また、本発明においては、このような硬化促進剤を１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
本発明に用いられる導電接続材料において、前記硬化促進剤の含有量は、導電接続材料全体に対して０．００１質量％以上であることが好ましく、０．００３質量％以上であることがより好ましく、０．００５質量％以上であることが特に好ましく、また、１．０質量％以下であることが好ましく、０．７質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることが特に好ましい。硬化促進剤の含有量が前記下限未満になるとその作用が十分に発揮されず、硬化性樹脂組成物を十分に硬化できない傾向にある。また、１６０℃で９０秒間加熱した後の硬化性樹脂組成物の絶縁抵抗値が十分に低下せず、硬化性樹脂成分の硬化が完了する前に導電性粒子が端子表面に十分に移動せず、絶縁性領域の絶縁性が十分に確保できない傾向にある。他方、硬化促進剤の含有量が前記上限を超えると１６０℃で９０秒間加熱した後の硬化性樹脂組成物の溶融粘度が高くなりすぎ、硬化性樹脂成分の硬化が完了する前に導電性粒子が端子表面に十分に移動せず、絶縁性領域の絶縁性が十分に確保できない傾向にある。また、導電接続材料の保存性が低下する傾向にある。
（その他の添加剤）
本発明に用いられる硬化性樹脂組成物には、硬化剤（フラックスとして作用するものを除く）やシランカップリング剤が含まれていてもよい。また、前記硬化性樹脂組成物には、各成分の相溶性、安定性、作業性などの各種特性の向上のために、各種添加剤を適宜配合してもよい。
フラックス以外の硬化剤としては、フェノール類、アミン類、チオール類などが挙げられる。このような硬化剤は、硬化性樹脂成分の種類などに応じて適宜選択することができる。例えば、硬化性樹脂成分としてエポキシ樹脂を使用する場合には、エポキシ樹脂との良好な反応性、硬化時の低寸法変化および硬化後の適切な物性（例えば、耐熱性、耐湿性など）が得られる点で硬化剤としてフェノール類を用いることが好ましく、硬化性樹脂成分の硬化後の物性が優れている点で２官能以上のフェノール類がより好ましい。また、このような硬化剤は１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
このようなフェノール類としては、例えば、ビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＡ、ジアリルビスフェノールＡ、ビフェノール、ビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＦ、トリスフェノール、テトラキスフェノール、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などが挙げられる。中でも、溶融粘度、エポキシ樹脂との反応性が良好であり、硬化後の物性が優れている点でフェノールノボラック樹脂およびクレゾールノボラック樹脂が好ましい。
本発明に用いられる導電接続材料において、前記硬化剤の含有量は、使用する硬化性樹脂成分や硬化剤の種類、およびフラックス活性を有する硬化剤の種類や使用量によって適宜選択することができる。例えば、フェノールノボラック樹脂を使用する場合、その含有量は、導電接続材料全体に対して１質量％以上であることが好ましく、３質量％以上であることがより好ましく、５質量％以上であることが特に好ましく、また、５０質量％以下であることが好ましく、４０質量％以下であることがより好ましく、３０質量％以下であることが特に好ましい。フェノールノボラック樹脂の含有量が前記下限未満になると硬化性樹脂成分が十分に硬化しない傾向にあり、他方、前記上限を超えると未反応のフェノールノボラック樹脂が残存してイオンマイグレーションが発生しやすい傾向にある。
また、硬化性樹脂成分としてエポキシ樹脂を用いた場合には、フェノールノボラック樹脂の含有量はエポキシ樹脂に対する当量比で規定してもよい。例えば、エポキシ樹脂に対するフェノールノボラック樹脂の当量比は０．５〜１．２であることが好ましく、０．６〜１．１であることがより好ましく、０．７〜０．９８であることが特に好ましい。前記当量比が前記下限未満になると、エポキシ樹脂の硬化後の耐熱性、耐湿性が低下しやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えると未反応のフェノールノボラック樹脂が残存し、イオンマイグレーションが発生しやすい傾向にある。
また、前記シランカップリング剤としては、例えば、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤などが挙げられる。このようなシランカップリング剤を添加することにより、接合部材と導電接続材料との密着性を高めることができる。また、このようなシランカップリング剤は１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
本発明に用いられる導電接続材料において、前記シランカップリング剤の含有量は、接合部材や硬化性樹脂成分などの種類に応じて適宜選択することができ、例えば、導電接続材料全体に対して０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０５質量％以上であることがより好ましく、０．１質量％以上であることが特に好ましく、また、２質量％以下であることが好ましく、１．５質量％以下であることがより好ましく、１質量％以下であることが特に好ましい。
本発明において、前記導電接続材料は、上記各成分を混合・分散させることによって調製することができる。このとき、全成分を一括で混合してもよいし、あるいは、先ず、導電性粒子以外の成分を混合して硬化性樹脂組成物を調製した後、これに導電性粒子を添加して分散させてもよい。各成分の混合方法や導電性粒子の分散方法は特に限定されず、従来公知の方法で混合、分散させることができる。
また、本発明においては、前記各成分を溶媒中でまたは無溶媒下で混合して液状の導電接続材料を調製してもよい。さらに、本発明においては、フィルム状の導電接続材料を使用することもできる。フィルム状の導電接続材料は、例えば、前記各成分を溶媒中でまたは無溶媒下で混合してワニスを調製し、これをポリエステルシートなどの剥離処理を施した基材上に塗布して所定の温度で実質的に溶媒を含まない程度にまで乾燥させることにより得ることができる。
このとき用いられる溶媒としては、各成分に対して不活性なものであれば特に限定はないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール（ＤＡＡ）などのケトン類；ベンゼン、キシレン、トルエンなどの芳香族炭化水素類、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコールなどのアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのセロソルブ類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ニ塩基酸エステル（ＤＢＥ）、３−エトキシプロピオン酸エチル（ＥＥＰ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）などが挙げられる。また、溶媒の使用量は、溶媒に混合した成分の固形分濃度が１０〜６０質量％となる量であることが好ましい。
フィルム状の導電接続材料の厚みは、特に制限されないが、１μｍ以上であることが好ましく、３μｍ以上であることがより好ましく、５μｍ以上であることが特に好ましく、また、２００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることが特に好ましい。フィルム状の導電接続材料の厚みが前記範囲内にあると隣接する端子間の間隙に樹脂成分を十分に充填することができ、硬化性樹脂成分の硬化後の機械的接着強度および対向する端子間の電気的接続を十分に確保することができる。
〔端子間の接続方法〕
次に、本発明の端子間の接続方法について説明する。本発明の端子間の接続方法は、前記硬化性樹脂組成物と導電性粒子とを含む導電接続材料を、対向する端子間に配置する配置工程と、前記導電性粒子の融点以上且つ前記硬化性樹脂成分の硬化が完了しない温度で前記導電接続材料を加熱する加熱工程と、各端子に電圧を印加して前記対向する端子間に電位差を発生させる印加工程と、前記硬化性樹脂成分を硬化させる硬化工程と、を含む接続方法である。
この接続方法では、導電性粒子を加熱（好ましくは溶融）し、且つ各端子に電圧を印加して対向する端子間に電位差を発生させるため、前記導電性粒子を選択的に対向する端子間で凝集させて導電性領域を形成し、前記対向する端子間以外の領域に絶縁性領域を形成することができる。また、本発明においては、上述したように、硬化性樹脂組成物として低溶融粘度時に絶縁抵抗値が低い硬化性樹脂組成物を使用しているため、加熱工程の初期段階（溶融時）において導電性領域への導電性粒子の選択的な凝集をより促進させることができ、導電性領域の導電性や絶縁性領域の絶縁性を向上させることが可能となる。その結果、対向する端子間の接続信頼性を高めることができ、微細な配線回路においても多数の対向する端子間の電気的接続を一括で実施することが可能となる。
なお、上記のように、導電性粒子を加熱し、且つ対向する端子間に電位差を発生させることによって導電性領域への導電性粒子の選択的な凝集がより促進される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、導電性粒子の表面は、前記フラックスにより酸化膜が除去され、荷電する。このとき、本発明に用いられる硬化性樹脂組成物は、上述したように、低溶融粘度時には絶縁抵抗値が低く、多くのイオンが硬化性樹脂組成物中を自由に移動できる状態にあるため、荷電した前記導電性粒子も硬化性樹脂組成物中を移動しやすくなり、前記対向する端子間への凝集が促進されるものと推察される。
以下、図面を参照しながら本発明の端子間の接続方法の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明の接続方法は前記図面に限定されるものではない。なお、以下の説明および図面中、同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
（配置工程）
先ず、図１Ａに示すように、基板１０および基板２０を、これらの回路面（図示なし）に設けられた端子１１と端子２１とが対向するように配置し、これらの対向する端子間に、導電性粒子１１０と硬化性樹脂組成物１２０とを含む導電接続材料を配置する。前記端子の表面は、電気的な接続を良好にするために、洗浄、研磨、めっきおよび表面活性化などの処理を施してもよい。また、前記端子１１および２１には、電圧が印加できるように、配線２１０を介して電圧発生装置２００が接続されている。
導電接続材料を配置する方法としては、液状の導電接続材料の場合には、例えば、前記基板１０の回路面上に液状の導電接続材料を塗布し、この導電接続材料からなる層の上に基板２０を、端子１１と端子２１とが対向するように積層する方法が挙げられる。また、固形状の導電接続材料の場合には、例えば、前記基板１０の回路面上に、適切な大きさに裁断した固形状の導電接続材料を積層し、その上に基板２０を、端子１１と端子２１とが対向するように積層する方法が挙げられる。この場合、導電性粒子を均一に配置できる点で、固形状の導電接続材料としてフィルム状の導電接続材料を用いることが好ましい。
（加熱工程）
前記配置工程において対向する端子間に配置した導電接続材料を、導電性粒子の融点以上且つ前記硬化性樹脂成分の硬化が完了しない温度で加熱する。ここで、「硬化性樹脂成分の硬化が完了しない温度」とは、硬化性樹脂成分の溶融粘度が好ましくは５０００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは３０００Ｐａ・ｓ以下、特に好ましくは１０００Ｐａ・ｓ以下となる温度を意味する。ただし、本発明の接続方法においては、加熱した際に導電接続材料が基板からはみ出すことを防止するため、硬化性樹脂成分の溶融粘度が好ましくは０．００１Ｐａ・ｓ以上、より好ましくは０．０１Ｐａ・ｓ以上、特に好ましくは０．１Ｐａ・ｓ以上となる温度で加熱する。
具体的には、加熱温度は、使用する導電性粒子および硬化性樹脂組成物の組成などによって適宜選択することができるが、１００℃以上であることが好ましく、１３０℃以上であることがより好ましく、は１４０℃以上であることが特に好ましく、１５０℃以上であることが最も好ましい。接続しようとする基板などの熱劣化を防止するためには、加熱温度は２５０℃以下であることが好ましく、２４０℃以下であることがより好ましく、２３０℃以下であることが特に好ましく、２２０℃以下であることが最も好ましい。
このような温度で前記導電接続材料を加熱すると、導電性粒子１１０が溶融し、また、フラックスの還元作用により導電性粒子１１０の表面酸化膜（図示なし）が除去されて粒子表面が荷電する。その結果、後述するように、端子１０および２０に電圧を印加して対向する端子間に電位差を発生させることによって導電性粒子１１０は硬化性樹脂組成物１２０中を移動して、導電性粒子１１０間の凝集や、導電性粒子１１０と端子１０および２０との金属結合が可能となり、対向する端子間に導電性粒子１１０が凝集しやすくなる。
特に、本発明の接続方法においては、低溶融粘度時に絶縁抵抗値が低い硬化性樹脂組成物を使用しているため、導電性粒子１１０が硬化性樹脂組成物１２０中を移動しやすく、対向する端子間において導電性粒子１１０がより凝集しやすくなる。
本発明の接続方法においては、対向する端子間の距離を近づけるように加圧して加熱してもよい。例えば、図１Ａ中の基板１０および２０が対向する方向にプレスヒーターなどの手段を用いて加熱および加圧することにより、対向する各端子間の距離を一定に制御することができ、対向する端子間の電気的な接続信頼性を高めることが可能となる。
（印加工程）
本発明の接続方法においては、電圧発生装置２００を用いて対向する端子１１および端子２１に電圧を印加して前記対向する端子間に電位差を発生させる。これにより、前記加熱工程において表面の酸化膜が除去された導電性粒子は前記対向する端子間において凝集が促進され、さらに端子との金属結合も促進される。その結果、図１Ｂに示すように、前記対向する端子間に導電性領域３００が形成され、端子１１と端子２１とが電気的に接続される。他方、前記対向する端子間以外の領域には硬化性樹脂組成物が充填された状態となり絶縁性領域４００が形成される。その結果、隣接する端子間の絶縁性が確保され、隣接する端子間のショートを防止することが可能となる。
特に、本発明の接続方法においては、低溶融粘度時に絶縁抵抗値が低い硬化性樹脂組成物を使用しているため、導電性粒子１１０が硬化性樹脂組成物１２０中を移動しやすく、対向する端子間に導電性粒子１１０がより凝集しやすくなり、導電性に優れた導電性領域３００が形成され、また、絶縁性に優れた絶縁性領域４００が形成される。
このような印加工程において、端子に印加する電圧の種類は、交流電圧でもよいし、直流電圧でもよい。また、対向する端子間の電位差は、接続すべき基板などに悪影響を与えない範囲であれば特に制限されなく、通常０．１Ｖ以上であり、１Ｖ以上であることが好ましく、５Ｖ以上であることがより好ましく、１０Ｖ以上であることが特に好ましく、また、通常１００Ｖ以下であり、８０Ｖ以下であることが好ましく、５０Ｖ以下であることがより好ましく、３０Ｖ以下であることが特に好ましい。
また、本発明の接続方法においては、前記加熱工程とこの印加工程とを、別個独立して実施してもよいが、時間的に重複させて実施することが好ましい。例えば、前記加熱工程において導電性粒子が完全に溶融した後にこの印加工程を実施してもよいが、加熱工程において導電性粒子が完全に溶融する前に、この印加工程を開始することが好ましい。
（硬化工程）
本発明の接続方法においては、前記印加工程で導電性領域３００と絶縁性領域４００とを形成した後、硬化性樹脂組成物を硬化させてこれらの領域を固定する。これにより、前記対向する端子間の電気的信頼性および機械的接続強度を十分に確保することができる。特に本発明の接続方法においては、高溶融粘度時に絶縁抵抗値が高い硬化性樹脂組成物を使用しているため、絶縁性領域の絶縁性をより十分に確保することができる。
前記硬化性樹脂組成物は、導電接続材料を加熱することによって硬化させることができる。加熱温度（硬化温度）は、硬化性樹脂組成物の組成に応じて適宜設定することができるが、前記加熱工程での加熱温度より２０℃以上高温であることが好ましい。具体的には、１００℃以上であることが好ましく、１２０℃以上であることがより好ましく、１３０℃以上であることが特に好ましく、１５０℃以上であることが最も好ましく、また、３００℃以下であることが好ましく、２５０℃以下であることがより好ましく、２３０℃以下であることが特に好ましく、２００℃以下であることが最も好ましい。硬化温度が前記範囲内にあると、導電接続材料が熱分解せず、硬化性樹脂組成物を十分に硬化させることができる。
このように、特定の溶融粘度と絶縁抵抗値を有する硬化性樹脂組成物と、導電性粒子とを含む導電接続材料を用い、対向する端子間に電位差を発生させることによって、導電性粒子を選択的に対向する端子間へ凝集させることができ、対向する端子間を電気的に接続するとともに、隣接する端子間の絶縁性を確保することができる。さらに、導電性粒子の凝集を制御することができるため、多数の対向する端子間を一括で導通させることが可能であり、信頼性に優れた端子間接続を実施することができる。
〔導電性粒子の凝集方法〕
次に、本発明の導電性粒子の凝集方法について説明する。本発明の導電性粒子の凝集方法は、対向する端子間において、硬化性樹脂組成物中に分散された導電性粒子を溶融し、前記対向する端子間に電位差を発生させて前記導電性粒子を凝集させる方法である。すなわち、本発明の凝集方法は、前記硬化性樹脂組成物に前記導電性粒子を分散させる工程と、この導電性粒子を分散させた硬化性樹脂組成物を、対向する端子間に配置する工程と、前記導電性粒子を溶融させる工程と、各端子に電圧を印加して前記対向する端子間に電位差を発生させて前記導電性粒子を前記対向する端子間に凝集させる工程と、を含む方法である。
以下、図面を参照しながら本発明の導電性粒子の凝集方法の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明の凝集方法は前記図面に限定されるものではない。なお、以下の説明および図面中、同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
先ず、前記硬化性樹脂組成物に前記導電性粒子を分散させる。このようにして得られた分散体としては本発明の端子間の接続方法に用いられる導電接続材料が挙げられる。導電性粒子の分散方法は特に限定されず、従来公知の分散方法を用いることができる。例えば、前記硬化性樹脂組成物に導電性粒子を添加して混合する方法が挙げられる。また、本発明の端子間の接続方法の場合と同様に、前記硬化性樹脂組成物に導電性粒子を添加して混合した分散体をフィルム状に成形してもよい。
次に、図２Ａに示すように、基板１０および基板２０を、これらの回路面（図示なし）に設けられた端子１１と端子２１とが対向するように配置し、これらの対向する端子間に、導電性粒子１１０を分散させた硬化性樹脂組成物１３０を配置する。具体的な配置方法は、本発明の端子間の接続方法における導電接続材料の配置方法と同様である。
次に、前記対向する端子間において、前記硬化性樹脂組成物１３０中に分散された前記導電性粒子１１０を溶融させる。このように導電性粒子１１０を溶融させると、前記硬化性樹脂組成物１３０中のフラックスの還元作用により導電性粒子の表面酸化膜（図示なし）が除去されて粒子表面が荷電する。その結果、後述するように、各端子に電圧を印加して対向する端子間に電位差を発生させることによって導電性粒子１１０は硬化性樹脂組成物１３０中を移動して、導電性粒子１１０間の凝集や、導電性粒子１１０と端子１０および２０との金属結合が可能となり、対向する端子間に導電性粒子１１０が凝集しやすくなる。
特に、本発明の凝集方法においては、低溶融粘度時に絶縁抵抗値が低い硬化性樹脂組成物１３０を使用しているため、導電性粒子１１０が硬化性樹脂組成物１２０中を移動しやすく、対向する端子間において導電性粒子１１０がより凝集しやすくなる。
本発明の凝集方法における具体的な導電性粒子の溶融方法（加熱方法）は、本発明の端子間の接続方法における導電接続材料の加熱方法と同様である。
次に、図２Ｂに示すように、各端子に電圧を印加して前記対向する端子間に電位差を発生させる。この印加によって、表面の酸化膜が除去された導電性粒子１１０は、前記対向する端子間に引き寄せられ、図２Ｃに示すように、前記対向する端子間で凝集する。特に、本発明の凝集方法においては、低溶融粘度時に絶縁抵抗値が低い硬化性樹脂組成物１３０を使用しているため、導電性粒子１１０が硬化性樹脂組成物１２０中を移動しやすく、対向する端子間に導電性粒子１１０がより凝集しやすくなる。
導電性粒子１１０が前記対向する端子間に凝集する理由は定かではないが、対向する端子間に電位差が生じたことにより電界が発生し、表面の酸化膜が除去された導電性粒子が荷電して、静電引力により前記対向する端子間に引き寄せられるものと推察される。
本発明の凝集方法における具体的な印加方法は、本発明の端子間の接続方法における印加方法と同様である。
このように、特定の溶融粘度と絶縁抵抗値を有する硬化性樹脂組成物に導電性粒子を分散させ、この分散体を対向する端子間に配置し、前記対向する端子間に電位差を発生させることによって、前記分散体中の導電性粒子を容易に凝集させることができる。
〔半導体装置の製造方法〕
次に、本発明の半導体の製造方法について説明する。本発明の半導体の製造方法は、第一の接続端子が設けられた回路面を有する第一の電子部材と、第二の接続端子が設けられた回路面を有する第二の電子部材とを備える半導体の製造方法であり、前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを本発明の前記端子間の接続方法によって電気的に接続する方法である。前記電子部材としては、半導体チップ、基板、半導体ウェハ、半導体パッケージなどが挙げられる。
前記第１の電子部材と前記第二の電子部材との組み合わせとしては、例えば、半導体チップ／半導体チップ、半導体チップ／基板、基板／基板、半導体ウェハ／半導体チップ、半導体パッケージ／基板、半導体ウェハ／基板などが挙げられる。
以下、図面を参照しながら本発明の半導体装置の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明の半導体装置の製造方法は前記図面に限定されるものではない。なお、以下の説明および図面中、同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
先ず、図３Ａに示すように、接続端子１１が設けられた回路面を備える電子部材１０と、接続端子２１が設けられた回路面を備える電子部材２０とを、互いに回路面が対向するように配置する。
接続端子１１および２１の表面には、予め洗浄、研磨、めっき、表面活性化などの処理を施してもよい。例えば、接続端子１１および２１の表面に、Ｔｉ、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ／Ｎｉなどを用いてＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ Ｂｕｒｒｉｅｒ Ｍｅｔａｌ）層１４０を形成してもよい。ＵＢＭ層は１層でもよく、複数層でもよい。
また、電子部材１０および２０の表面には、予め、電子部材を保護する目的で表面安定化処理が施されていてもよい。例えば、ＳｉＮ膜などの不動態膜１５０を形成することによって電子部材を保護することができる。また、電子部材１０および２０の表面には、それぞれ接続端子１１または２１を開口するように保護膜１６０が形成されていてもよい。このような保護膜としては、ポリイミド膜、ポリベンゾオキサゾール膜、ベンゾシクロブテン膜などの有機樹脂の保護膜が挙げられる。これにより、導電性粒子が対向する接続端子間に誘導されやすくなり、対向する接続端子間を良好に電気的に接続することができる。また、このような保護膜１６０を応力緩和層として機能させることもできる。なお、保護膜１６０の形状は、上記のような機能を有するものであれば、図示した形状には限定されない。
次に、本発明の端子間の接続方法と同様にして、前記接続端子１１と接続端子２１とを電気的に接続する。先ず、図３Ｂに示すように、電子部材１０と電子部材２０との間に、硬化性樹脂組成物１２０と導電性粒子１１０と含む導電接続材料を配置する。次いで、導電性粒子１１０の融点以上且つ硬化性樹脂成分の硬化が完了しない温度まで徐々に導電接続材料を加熱する。この加熱により、導電性粒子１１０は、溶融し、硬化性樹脂組成物１２０中のフラックスの還元作用により表面酸化膜が除去され、導電性粒子の表面が荷電する。
次に、この状態で、各端子に電圧を印加して対向する接続端子間に電位差を発生させる。これにより、図３Ｃに示すように、対向する接続端子間における導電性粒子１１０の凝集が促進されて導電性領域３００が形成され、対向する接続端子間が電気的に接続される。他方、導電性領域以外の領域には硬化性樹脂成分が充填された状態となり絶縁性領域４００が形成され、隣接する接続端子間の絶縁性を確保することが可能となる。
また、本発明の半導体装置の製造方法においては、所定の溶融粘度と絶縁抵抗値を有する硬化性樹脂組成物１２０を使用しているため、対向する接続端子間への導電性粒子１１０の凝集がより促進され、導電性領域の導電性と絶縁性領域の絶縁性がともに向上し、接続信頼性の高い半導体装置を得ることが可能となる。
以上、本発明の半導体装置の製造方法の好適な実施形態として、図３Ａ〜図３Ｃに示したように、電子部材の回路面を対向させて接続端子間を接続する場合について説明したが、本発明の半導体装置の製造方法はこの実施形態に限定されるものではない。
例えば、多段スタック型の半導体装置を製造する場合においては、図４に示すように、電子部材２０の接続端子２１が設けられた回路面とは反対側の面と、電子部材３０の接続端子３１が設けられた回路面とが対向するように、前記電子部材２０および３０が配置される。
このように配置された電子部材２０および３０の接続端子２１と接続端子３１とを本発明の端子間の接続方法により接続することによって、電子部材３０の回路面に設けられた接続端子３１は、導電性領域３００および電子部材２０の厚み方向に設けられたスルーホール２２０を介して電子部材２０の回路面と導通し、電子部材２０上の接続端子２１と電気的に接続されている。また、電子部材２０および３０との間の導電性領域以外の領域には硬化性樹脂組成物が充填された状態となり絶縁性領域４００が形成され、この絶縁性領域４００によって隣接する接続端子間が電気的に絶縁される。
なお、スルーホール２２０は、例えば、電子部材２０の厚み方向にドリル加工などにより貫通孔を形成し、この貫通孔の内壁面にめっきを施し、めっきが施された貫通孔内に樹脂剤を充填することにより形成される。また、スルーホールの詳細については、例えば、特開２００１−１２７２４３号公報、特開２００２−０２６２４１号公報などを参照することができる。
このように、一方の電子部材の接続端子が設けられた回路面と反対側の面と、他方の電子部材の接続端子が設けられた回路面とが対向するように配置した場合や、電子部材の接続端子が設けられた回路面と反対側の面同士が対向するように配置した場合においても、厚み方向にスルーホールを形成することによって本発明の製造方法によって半導体装置を製造することが可能となる。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、図５に示すような基板を備える半導体装置の製造方法にも適用することができる。図５に示した基板は、基材４０と、この基材４０上に形成された回路層１７０と、基材４０上及び回路層１７０上にソルダーレジストを用いて形成された絶縁層１８０とを備えるものであり、この回路層１７０と絶縁層１８０により配線パターンが形成される。回路層１７０の開口部にはＮｉ／Ａｕメッキ層１９０が形成され、この回路層１７０とＮｉ／Ａｕメッキ層１９０とにより接続端子（電極パッド）４１が形成される。
なお、本発明の半導体装置の製造方法において、対向する接続端子間を接続する際の加熱温度や印加電圧などの操作条件は、本発明の端子間の接続方法の場合と同様の操作条件を採用することができる。
以下、実施例および比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。また、実施例および比較例において使用した硬化性樹脂組成物の溶融粘度および絶縁抵抗、ならびに得られた積層体の対向する端子間の接続抵抗、通路形成性、および導通路以外の領域に残存する半田粒子の有無を以下の方法により測定または評価した。
（１）溶融粘度
得られた硬化性樹脂組成物の溶融粘度を、粘弾性測定装置（レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー（株）製「アレス粘弾性測定システム」）を用いて１６０℃、パラレルプレート２５ｍｍφ、ギャップ０．５ｍｍ、周波数１０ｒａｄ／ｓの条件で測定し、測定開始から９０秒後および３００秒後の溶融粘度（１６０℃）を求めた。
（２）絶縁抵抗
基材（ＦＲ−４、厚み０．１ｍｍ）および回路層（銅回路、厚み１２μｍ）からなり、一方の面上に図６に示すような一対の銅配線５１０（配線幅０．１５ｍｍ、配線間距離０．５ｍｍ）が配置された基板５０上に、図６に示すように、得られた硬化性樹脂組成物５２０を滴下し、銅配線の端子５１に超高抵抗／微小電流計５００（（株）アドバンテスト製「Ｒ８３４０」）を接続した。前記基板を熱板５４０で１６０℃に加熱しながら端子に直流電圧を印加して対向する端子間に３０Ｖの電位差を発生させて前記硬化性樹脂組成物の絶縁抵抗を測定し、加熱開始から９０秒後および３００秒後の絶縁抵抗（１６０℃）を求めた。
（３）接続抵抗
得られた積層体中の対向する端子間の抵抗を４端子法（抵抗計：岩崎通信機（株）製「デジタルマルチメータＶＯＡ７５１０」、測定プローブ：日置電機（株）製「ピン型リード９７７１」）により１２点測定し、その平均値が３０ｍΩ未満の場合を「Ａ」、３０ｍΩ以上の場合を「Ｂ」と判定した。
（４）導通路形成性
得られた積層体中の対向する端子１０組について、その対向する端子間の断面を走査型電子顕微鏡（日本電子（株）製「ＪＳＭ−７４０１Ｆ」）で観察し、１０組全てにおいて半田粒子により円柱状の導通路が形成されている場合を「Ａ」、１組でも導通路が形成されていない端子が存在する場合を「Ｂ」と判定した。
（５）残存半田粒子の有無
得られた積層体の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日本電子社製、型番「ＪＳＭ−７４０１Ｆ」）で観察し、全ての半田粒子が対向する端子間の導通路形成に寄与している場合を「Ａ」、導通路形成に寄与せずに対向する端子間（導通性領域）以外の樹脂（絶縁性領域）中に半田粒子が残存している場合を「Ｂ」と判定した。
［実施例１］
エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製「ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ８３０−ＬＶＰ」、エポキシ当量１６０ｇ／ｅｑ）３９．３質量部、カルボキシル基末端ブタジエン・アクリロニトリル共重合体（宇部興産（株）製「ＣＴＢＮ１００８−ＳＰ」）０．８質量部、ゲンチジン酸（みどり化学（株）製）７．９質量部、セバシン酸（東京化成工業（株）製）２．０質量部および２−フェニル−４−メチルイミダゾール（四国化成工業（株）製「キュアゾール２Ｐ４ＭＺ」）０．２質量部を混合して硬化性樹脂組成物ワニスを調製した。得られた硬化性樹脂組成物ワニスについて、１６０℃で９０秒間および３００秒間加熱した後の溶融粘度（１６０℃）および絶縁抵抗値（１６０℃）を前記方法に従って測定した。その結果を表１に示す。
この硬化性樹脂組成物ワニス５０．２質量部と半田粉（三井金属鉱業（株）製、Ｓｎ／Ｂｉ＝４２／５８、平均粒径２３μｍ）４９．８質量部とを混合してペースト状の導電接続材料を調製した。
次に、得られた導電接続材料を用いて図７に示すように基板の端子間接続を行った。基板として、基材４０（ＦＲ−４、厚み０．１ｍｍ）、回路層１７０（銅回路、厚み１２μｍ）およびソルダーレジスト層（絶縁層）１８０からなり、ソルダーレジスト層開口部の銅回路上にＮｉ／Ａｌメッキ１９０（厚み３μｍ）を施して形成される電極パッド４１を接続端子（端子径１００μｍ、隣接する端子間の中心距離３００μｍ）として有するものを使用した。このような基板間に、前記導電接続材料を配置し、端子に電圧発生装置２００（（株）エヌエフ回路設計ブロック製「ＷＡＶＥ ＦＡＣＴＯＲＹ １９４２」）を接続し、ステージ２３０上で、端子に直流電圧を印加して対向する上下の端子間に１０Ｖの電位差を発生させながら、プレスヒーター２４０（（株）筑波メカニクス製「ＴＭＶ１−２００ＡＳＢ」）を用いて１６０℃、２ＭＰａ、６００秒の条件で熱圧着（基板間ギャップ５０μｍ）を施し、対向する端子間を接続した。その後、１８０℃で２時間加熱して硬化性樹脂組成物を硬化し、積層体を得た。
得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表１に示す。
［実施例２］
熱圧着時の印加電圧を３Ｈｚの交流電圧に変更し、対向する端子間に１０Ｖの電位差を発生させた以外は、実施例１と同様にして基板の端子間接続を行い、積層体を得た。得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表１に示す。
［実施例３］
平均粒径２３μｍの半田粉の代わりに平均粒径１３μｍの半田粉（三井金属鉱業（株）製、Ｓｎ／Ｂｉ＝４２／５８）４９．８質量部を用いた以外は、実施例１と同様にして基板の端子間接続を行い、積層体を得た。得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表１に示す。
［実施例４］
熱圧着時の印加電圧を５Ｈｚの交流電圧に変更し、対向する端子間に１０Ｖの電位差を発生させた以外は、実施例３と同様にして基板の端子間接続を行い、積層体を得た。得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表１に示す。
［比較例１］
熱圧着時に電圧を印加しなかった以外は、実施例１と同様にして基板の端子間接続を行い、積層体を得た。得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表１に示す。
［比較例２］
エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製「ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ８３０−ＬＶＰ」、エポキシ当量１６０ｇ／ｅｑ）４３．７質量部、カルボキシル基末端ブタジエン・アクリロニトリル共重合体（宇部興産（株）製「ＣＴＢＮ１００８−ＳＰ」）０．９質量部および２−フェニル−４−メチルイミダゾール（四国化成工業（株）製「キュアゾール２Ｐ４ＭＺ」）０．２質量部を混合して硬化性樹脂組成物ワニスを調製した。得られた硬化性樹脂組成物ワニスについて、１６０℃で９０秒間および３００秒間加熱した後の溶融粘度（１６０℃）および絶縁抵抗値（１６０℃）を前記方法に従って測定した。その結果を表１に示す。
この硬化性樹脂組成物ワニス４４．８質量部と半田粉（三井金属鉱業（株）製、Ｓｎ／Ｂｉ＝４２／５８、平均粒径１３μｍ）５５．２質量部とを混合してペースト状の導電接続材料を調製した。この導電接続材料を用いた以外は、実施例１と同様にして基板の端子間接続を行い、積層体を得た。得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表１に示す。
［比較例３］
エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製「ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ８３０−ＬＶＰ」、エポキシ当量１６０ｇ／ｅｑ）３９．４質量部、カルボキシル基末端ブタジエン・アクリロニトリル共重合体（宇部興産（株）製「ＣＴＢＮ１００８−ＳＰ」）０．８質量部、ゲンチジン酸（みどり化学（株）製）７．９質量部およびセバシン酸（東京化成工業（株）製）２．０質量部を混合して硬化性樹脂組成物ワニスを調製した。得られた硬化性樹脂組成物ワニスについて、１６０℃で９０秒間および３００秒間加熱した後の溶融粘度（１６０℃）および絶縁抵抗値（１６０℃）を前記方法に従って測定した。その結果を表１に示す。
この硬化性樹脂組成物ワニス５０．１質量部と半田粉（三井金属鉱業（株）製、Ｓｎ／Ｂｉ＝４２／５８、平均粒径２３μｍ）４９．９質量部とを混合してペースト状の導電接続材料を調製した。この導電接続材料を用いた以外は、実施例１と同様にして基板の端子間接続を行い、積層体を得た。得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表１に示す。
［実施例５］
エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製「ＥＰＩＣＬＯＮ−８４０Ｓ」、エポキシ当量１８５ｇ／ｅｑ）２１．１質量部、フェノール樹脂（住友ベークライト（株）製「ＰＲ−５３６４７」）１３．２質量部、フェノキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＸ−６９５４」）１５．８質量部、セバシン酸（東京化成工業（株）製）２．４質量部、シランカップリング剤（信越化学工業（株）製「ＫＢＭ−３０３」）０．３質量部および２−フェニル−４−メチルイミダゾール（四国化成工業（株）製「キュアゾール２Ｐ４ＭＺ」）０．０１質量部を、メチルエチルケトン３８質量部とジアセトンアルコール５４質量部との混合溶媒に溶解して濃度３６．５質量％の硬化性樹脂組成物ワニスを調製した。得られた硬化性樹脂組成物ワニスをポリエチレンテレフタラート基材上に流延し、塗膜を１２５℃で乾燥して厚さ２５μｍのフィルム状の硬化性樹脂組成物を得た。このフィルム状の硬化性樹脂組成物を４枚重ね合わせ、１６０℃で９０秒間および３００秒間加熱した後の溶融粘度（１６０℃）を前記方法に従って測定した。また、前記フィルム状の硬化性樹脂組成物を１枚用いて絶縁抵抗値（１６０℃）を前記方法に従って測定した。これらの結果を表２に示す。
前記硬化性樹脂組成物ワニス（濃度３６．５質量％）１４４．８質量部と半田粉（三井金属鉱業（株）製、Ｓｎ／Ｂｉ＝４２／５８、平均粒径２３μｍ）４７．２質量部とを混合し、厚さ５０μｍのフィルム状の導電接続材料を調製した。このフィルム状の導電接続材料を用いた以外は、実施例１と同様にして基板の端子間接続を行い、積層体を得た。得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表２に示す。
［実施例６］
熱圧着時の印加電圧を３Ｈｚの交流電圧に変更し、対向する端子間に１０Ｖの電位差を発生させた以外は、実施例５と同様にして基板の端子間接続を行い、積層体を得た。得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表２に示す。
［比較例４］
熱圧着時に電圧を印加しなかった以外は、実施例５と同様にして基板の端子間接続を行い、積層体を得た。得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表２に示す。
［比較例５］
エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製「ＥＰＩＣＬＯＮ−８４０Ｓ」、エポキシ当量１８５ｇ／ｅｑ）２１．６質量部、フェノール樹脂（住友ベークライト（株）製「ＰＲ−５３６４７」）１３．５質量部、フェノキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＸ−６９５４」）１６．２質量部、シランカップリング剤（信越化学工業（株）製「ＫＢＭ−３０３」）０．３質量部および２−フェニル−４−メチルイミダゾール（四国化成工業（株）製「キュアゾール２Ｐ４ＭＺ」）０．０１質量部を、メチルエチルケトン３８質量部とジアセトンアルコール５４質量部との混合溶媒に溶解して濃度３５．９質量％の硬化性樹脂組成物ワニスを調製した。この硬化性樹脂組成物ワニスを用いた以外は実施例５と同様にしてフィルム状の硬化性樹脂組成物を作製し、１６０℃で９０秒間および３００秒間加熱した後の溶融粘度（１６０℃）および絶縁抵抗値（１６０℃）を前記方法に従って測定した。その結果を表２に示す。
前記硬化性樹脂組成物ワニス（濃度３５．９質量％）１４３．６質量部と半田粉（三井金属鉱業（株）製、Ｓｎ／Ｂｉ＝４２／５８、平均粒径２３μｍ）４８．４質量部とを混合し、厚さ５０μｍのフィルム状の導電接続材料を調製した。このフィルム状の導電接続材料を用いた以外は、実施例１と同様にして基板の端子間接続を行い、積層体を得た。得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表２に示す。
［比較例６］
エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製「ＥＰＩＣＬＯＮ−８４０Ｓ」、エポキシ当量１８５ｇ／ｅｑ）２１．１質量部、フェノール樹脂（住友ベークライト（株）製「ＰＲ−５３６４７」）１３．２質量部、フェノキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＸ−６９５４」）１５．８質量部、セバシン酸（東京化成工業（株）製）２．４質量部およびシランカップリング剤（信越化学工業（株）製「ＫＢＭ−３０３」）０．３質量部を、メチルエチルケトン３８質量部とジアセトンアルコール５４質量部との混合溶媒に溶解して濃度３６．５質量％の硬化性樹脂組成物ワニスを調製した。この硬化性樹脂組成物ワニスを用いた以外は実施例５と同様にしてフィルム状の硬化性樹脂組成物を作製し、１６０℃で９０秒間および３００秒間加熱した後の溶融粘度（１６０℃）および絶縁抵抗値（１６０℃）を前記方法に従って測定した。その結果を表２に示す。
前記硬化性樹脂組成物ワニス（濃度３６．５質量％）１４４．８質量部を用いた以外は、実施例５と同様にして基板の端子間接続を行い、積層体を得た。得られた積層体について、対向する端子間の接続抵抗および導通路形成性、ならびに絶縁性領域中の残存半田粒子の有無を前記方法に従って評価した。その結果を表２に示す。
Figure 2010040893
Figure 2010040893
表１〜表２に示した結果から明らかなように、本発明の端子間接続方法により基板の端子間の接続を行なった場合（実施例１〜６）には、対向する端子間に導通路が良好に形成され、対向する端子間の接続抵抗が小さく、且つ隣接する端子間の絶縁性が確保されていることが確認された。
一方、熱圧着時に端子に電圧を印加しなかった場合（比較例１、４）、フラックスを用いなかった場合（比較例２、５）、およびイミダゾール化合物を用いなかった場合（比較例３、６）には、絶縁性領域中に半田粒子が残存し、隣接する端子間の絶縁性が確保されず、対向する端子間の接続抵抗が大きくなった。
以上説明したように、本発明によれば、導電接続材料中の導電性粒子の凝集を容易に制御することができ、絶縁性領域中に導電性粒子が残存させずに、対向する端子間に良好に導通路を形成することが可能となる。
したがって、本発明の端子間の接続方法は、対向する端子間の接続抵抗を小さくすることが可能であり、また、隣接する端子間の絶縁性を確保することができるため、半導体チップ、基板、半導体ウェハ、半導体パッケージなどの電子部材の接続方法などとして有用であり、このような電子材料の接続端子間の狭ピッチ化にも対応可能な接続方法として有用である。特に、本発明の接続方法を半導体装置の製造方法に適用することによって接続信頼性の高い半導体装置を製造することが可能となる。
本発明の端子間の接続方法において、対向する端子間に導電接続材料を配置した後の基板および導電接続材料の状態を概略的に示す断面図である。 本発明の端子間の接続方法において、対向する端子間に電位差を発生させた後の基板、導電性領域および絶縁性領域の状態を概略的に示す断面図である。 本発明の導電性粒子の凝集方法において、対向する端子間に、導電性粒子を分散させた硬化性樹脂組成物を配置した後の基板および分散体の状態を概略的に示す断面図である。 本発明の導電性粒子の凝集方法において、電圧印加中の基板および分散体の状態を概略的に示す断面図である。 本発明の導電性粒子の凝集方法において、電圧印加後の基板および分散体の状態を概略的に示す断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法において、導電性材料を配置する前の電子部材の状態を概略的に示す断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法において、導電性材料を配置した後の電子部材および導電性材料の状態を概略的に示す断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法において、接続端子間に電位差を発生させた後の電子部材、導電性領域および絶縁性領域の状態を概略的に示す断面図である。 多段スタック型半導体装置を概略的に示す断面図である。 半導体装置に用いられる基板の一例を概略的に示す断面図である。 実施例において硬化性樹脂組成物の絶縁抵抗を測定するために使用した装置を概略的に示す断面図である。 実施例において端子間を接続するために使用した装置を概略的に示す断面図である。
符号の説明
１０、２０、３０、４０、５０…基板または電子部材；１１、２１、３１、４１、５１…端子または接続端子；１１０…導電性粒子；１２０、１３０…硬化性樹脂組成物；１４０…ＵＢＭ層；１５０…不動態膜；１６０…保護膜；１７０…回路層；１８０…絶縁層；１９０…Ｎｉ／Ａｕメッキ層；２００…電圧発生装置；２１０…配線；２２０…スルーホール；２３０…ステージ；２４０…プレスヒーター；３００…導電性領域；４００…絶縁性領域；５００…超高抵抗／微小電流計５００；５１０…銅配線；５２０…硬化性樹脂組成物；５４０…熱板。

Claims (9)

  1. 硬化性樹脂成分およびフラックスを含有し、１６０℃で９０秒間加熱した後の１６０℃における溶融粘度が０．０１〜１０Ｐａ・ｓであり、１６０℃における絶縁抵抗値が１×１０７Ω未満であり、且つ１６０℃で３００秒間加熱した後の１６０℃における溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ以上であり、１６０℃における絶縁抵抗値が１×１０７Ω以上である硬化性樹脂組成物と、導電性粒子とを含む導電接続材料を、対向する端子間に配置する配置工程と、
    前記導電性粒子の融点以上且つ前記硬化性樹脂成分の硬化が完了しない温度で前記導電接続材料を加熱する加熱工程と、
    各端子に電圧を印加して前記対向する端子間に電位差を発生させる印加工程と、
    前記硬化性樹脂成分を硬化させる硬化工程と、
    を含むことを特徴とする端子間の接続方法。
  2. 前記硬化性樹脂組成物が硬化促進剤を含有するものであることを特徴とする請求項１に記載の端子間の接続方法。
  3. 前記硬化促進剤がイミダゾール化合物であることを特徴とする請求項２に記載の端子間の接続方法。
  4. 前記フラックスが、フェノール性水酸基を有する化合物およびカルボキシル基を有する化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の端子間の接続方法。
  5. 前記導電性粒子が半田粒子であることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の端子間の接続方法。
  6. 前記加熱工程において前記導電性粒子を溶融させ、
    前記印加工程において、溶融した前記導電性粒子を前記対向する端子間に凝集させることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の端子間の接続方法。
  7. 前記加熱工程において前記導電性粒子が完全に溶融する前に、前記印加工程を開始することを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の端子間の接続方法。
  8. 硬化性樹脂成分とフラックスとを含有し、１６０℃で９０秒間加熱した後の１６０℃における溶融粘度が０．０１〜１０Ｐａ・ｓであり、１６０℃における絶縁抵抗値が１×１０７Ω未満であり、且つ１６０℃で３００秒間加熱した後の１６０℃における溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ以上であり、１６０℃における絶縁抵抗値が１×１０７Ω以上である硬化性樹脂組成物に導電性粒子を分散させる工程と、
    前記導電性粒子を分散させた硬化性樹脂組成物を、対向する端子間に配置する工程と、
    前記導電性粒子を溶融させる工程と、
    各端子に電圧を印加して前記対向する端子間に電位差を発生させて前記導電性粒子を前記対向する端子間に凝集させる工程と、
    を含むことを特徴とする導電性粒子の凝集方法。
  9. 第一の接続端子が設けられた回路面を有する第一の電子部材と、第二の接続端子が設けられた回路面を有する第二の電子部材とを備える半導体装置の製造方法であって、
    請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の端子間の接続方法によって前記第一の接続端子と前記第二の接続端子とを電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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