JP4213767B2 - 電子部品用接着剤 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品の間隔を一定に保って接合する際に用いられる電子部品用接着剤に関し、接合した電子部品間の距離を高精度に保ち、信頼性の高い電気装置を得ることができるとともに、ジェットディスペンス装置を用いた塗布を連続して安定的に行うことが可能な電子部品用接着剤に関する。
近年、電子部品パッケージの小型化への要望に伴い、例えば、複数の半導体チップを積層して多層の半導体チップ積層体とする3次元実装への動きが進んできている。また、半導体チップ積層体を更に小型化させる研究が進められている。
これに伴い、半導体チップは極めて薄い薄膜となり、更に半導体チップには微細な配線が形成されるようになってきた。このような3次元実装の半導体チップ積層体においては、各半導体チップを損傷なく、かつ、水平を保って積層することが求められている。
また、近年トランス部品等においても小型化が進んできており、例えば、EI型鉄心やEE型鉄心等のエアギャップ部分を有するコイル鉄心の該エアギャップ部分の間隔を一定に保つことが求められており、例えば、エアギャップ部分に接着剤を充填することが行われているが、このようなトランス部品等においても、エアギャップ部分の間隔の精密な制御が課題となっている。
電子部品積層体の電子部品間を水平に保つ手段として、例えば、スペーサー粒子を配合したダイアタッチメントペーストを用い、一方の電子部品の他方の電子部品を積層する面に塗布し、他方の電子部品を積層することが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このようなスペーサー粒子配合のダイアタッチメントペーストを介して電子部品を積層する場合、電子部品間の接続性及び高水平性を保持するため、電子部品間がスペーサー粒子の粒子径により担保され得る程度に電子部品を押し付けることが必要となる。
しかしながら、電子部品積層体の電子部品間の距離が極めて小さい場合には、従来のスペーサー粒子配合のダイアタッチメントペーストを用いると、スペーサー粒子と電子部品との間の接着剤を充分に排除できずに、電子部品間を水平に保てないことがあるという問題があった。このような問題に対し、例えば、ダイアタッチメントペーストに希釈剤を添加して粘度を低下させる方法が考えられる。
しかしながら、希釈剤を添加することでダイアタッチメントペーストの粘度を下げると、電子部品の面上に塗布したときに塗布形状を維持できず、流延してしまうという問題が発生した。また、粘度を低下させるために添加される希釈剤には、通常、揮発性成分が多く含まれているため、このような希釈剤を用いたダイアタッチメントペーストは、加温されたときにボイドが発生してしまい、製造する電子部品積層体の信頼性に劣るという問題があった。
一方、従来、ドット状に塗布した接着剤を用いて半導体チップ等の電子部品の基材への接合や様々な電子部品の表面実装が行われている。接着剤をドット状に塗布する方法としては、例えば、ニードルノズルの先端から吐出した接着剤を基材表面に接触させ、ドット状に形成する方法が知られている(例えば、特許文献2等参照)。
ところが、このようなニードルノズルから接着剤を吐出させる方法は、基材等に接着剤を接触させる必要があるため、基材等の表面に段差がある場合には適用できず、形成するドット状の接着剤の量が不安定になるといった問題があった。
これに対し、近年、より短時間でドット状の接着剤の塗布が可能で、吐出する接着剤量の定量性に優れ、かつ、基板表面に段差があっても適用可能であるといった利点を有することから、ジェットディスペンス装置を用いた接着剤の塗布が検討されている。
このようなジェットディスペンス装置による接着剤の塗布を連続して安定的に行うためには、接着剤に極めて高い塗布性が求められる。接着剤の塗布性を向上させる方法として、例えば、希釈剤等を添加することで低粘度化を図ることが行われている(例えば、特許文献3等参照)。
しかしながら、従来の希釈剤の添加により低粘度化した接着剤は、ジェットディスペンス装置を用いて塗布を行うと、ノズル部分に液垂れが発生したり、液切れ性の低下によるドット形状の形成不良が発生したりするといった問題があった。更に、ドット状に塗布できた場合であっても、形成したドット形状の維持できないといった問題があった。
従って、これまでのところ、接合した電子部品間の距離を高精度に保ち、信頼性の高い電気装置を得ることができるとともに、ジェットディスペンス装置を用いた塗布を連続して安定的に行うことが可能な電子部品用接着剤は得られていない。
特表2005−503468号公報 特開2006−286956号公報 特開2007−059441号公報
本発明は、上記現状に鑑み、電子部品の間隔を一定に保って接合する際に用いられる電子部品用接着剤に関し、接合した電子部品間の距離を高精度に保ち、信頼性の高い電気装置を得ることができるとともに、ジェットディスペンス装置を用いた塗布を連続して安定的に行うことが可能な電子部品用接着剤を提供することを目的とする。
本発明は、電子部品を接合するための電子部品用接着剤であって、CV値が10%以下であるスペーサー粒子と、繰り返し単位中に芳香環を有する10量体以下の分子構造を持ち、25℃で結晶性固体であり、かつ、50〜80℃の温度においてE型粘度計で測定した場合の粘度が1Pa・s以下であるエポキシ化合物(A)と、硬化剤とを含有する電子部品用接着剤である。
以下に本発明を詳述する。
本発明者らは、鋭意検討の結果、所定範囲のCV値を有するスペーサー粒子と、所定の粘度特性及び分子構造を有するエポキシ化合物と、硬化剤とを含有する電子部品用接着剤は、特定の粘度特性を示すものであり、電子部品の接合を行った場合、電子部品間の距離を高精度に保つことができ、得られる電気装置が非常に信頼性の高いものとなるとともに、ジェットディスペンス装置を用いた塗布を連続して安定的に行うことが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明は、電子部品を接合するための電子部品用接着剤である。
本発明の電子部品用接着剤は、CV値が10%以下のスペーサー粒子を含有する。
このようなスペーサー粒子を含有することにより、例えば、本発明の電子部品用接着剤を用いて2以上の半導体チップを積層する場合に半導体チップ同士の間隔を一定に保つことが可能となる。
上記スペーサー粒子は、CV値の上限が10%である。10%を超えると、粒子径のばらつきが大きいことから、電子部品間の間隔を一定に保つことが困難となり、スペーサー粒子としての機能を充分に果たせない。好ましい上限は6%、より好ましい上限は4%である。
なお、本明細書においてCV値とは、下記式(1)により求められる数値のことである。
粒子径のCV値(%)=(σ2/Dn2)×100 (1)
式(1)中、σ2は、粒子径の標準偏差を表し、Dn2は、数平均粒子径を表す。
上記スペーサー粒子の平均粒子径としては特に限定されず、所望の電子部品間距離が達成可能となるような粒子径を選択することができるが、好ましい下限が5μm、好ましい上限が200μmである。5μm未満であると、スペーサー粒子の粒子径程度にまで電子部品間距離を縮めることが困難となる場合が有り、200μmを超えると、電子部品同士の間隔が必要以上に大きくなることがある。より好ましい下限は9μm、より好ましい上限は50μmである。
上記スペーサー粒子の平均粒子径は、スペーサー粒子以外に添加する固体成分の平均粒子径の1.2倍以上であることが好ましい。1.2倍未満であると、電子部品間距離を確実にスペーサー粒子の粒子径程度にまで縮めることが困難となることがある。より好ましくは1.1倍以上である。
上記スペーサー粒子は、粒子径分布の標準偏差がスペーサー粒子の平均粒子径の10%以下であることが好ましい。10%以下とすることで、半導体チップ等の電子部品を積層する場合に、より安定して水平に積層させることができる。
上記スペーサー粒子は、下記式(2)で表されるK値の好ましい下限が980N/mm、好ましい上限が4900N/mmである。
K=(3/√2)・F・S−3/2・R−1/2 (2)
式(2)中、F、Sはそれぞれ樹脂微粒子の10%圧縮変形における荷重値(kgf)、圧縮変位(mm)を表し、Rは該スペーサーの半径(mm)を表す。
上記K値は以下の測定方法により測定することができる。
まず、平滑表面を有する鋼板の上に粒子を散布した後、その中から1個の粒子を選び、微小圧縮試験機を用いてダイヤモンド製の直径50μmの円柱の平滑な端面で微粒子を圧縮する。この際、圧縮荷重を電磁力として電気的に検出し、圧縮変位を作動トランスによる変位として電気的に検出する。そして、得られた圧縮変位−荷重の関係から10%圧縮変形における荷重値、圧縮変位をそれぞれ求め、得られた結果からK値を算出する。
上記スペーサー粒子は20℃、10%の圧縮変形状態から解放した時の圧縮回復率の好ましい下限が20%である。このような圧縮回復率を有するスペーサー粒子を用いた場合、積層された電子部品間に平均粒子径よりも大きな粒子が存在しても、圧縮変形により形状を回復してギャップ調整材として働かせることができる。従って、より安定した一定間隔で電子部品を水平に積層することができる。
上記圧縮回復率は、以下の測定方法により測定することができる。
上記K値の測定の場合と同様の手法によって圧縮変位を作動トランスによる変位として電気的に検出し、反転荷重値まで圧縮したのち荷重を減らしていき、その際の荷重と圧縮変位との関係を測定する。得られた測定結果から圧縮回復率を算出する。ただし、除荷重における終点は荷重値ゼロではなく、0.1g以上の原点荷重値とする。
上記スペーサー粒子の材質としては特に限定されないが、樹脂粒子であることが好ましい。上記樹脂粒子を構成する樹脂としては特に限定はされないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール等が挙げられる。なかでも、スペーサー粒子の硬さと回復率を調整しやすく耐熱性についても向上させることが可能であることから、架橋樹脂を用いることが好ましい。
上記架橋樹脂としては特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合体、トリアリルイソシアヌレート重合体、ベンゾグアナミン重合体等の網目構造を有する樹脂が挙げられる。なかでも、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン−スチレン系共重合体、ジビニルベンゼン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合体等が好ましい。これらを用いた場合、チップをボンディングした後、硬化プロセス、半田リフロープロセス等の熱処理プロセスへの耐性が優れる。
上記有機無機ハイブリッドスペーサー粒子としては特に限定はされず、アルコキシシランを主成分とする粒子を用いることができ、例えば、特2698541号に記載に準拠して、アルコキシシランを加水分解重縮合することにより得る事ができる。
上記スペーサー粒子は、必要に応じて表面処理がなされていることが好ましい。
上記スペーサー粒子に表面処理を施すことにより、本発明の電子部品用接着剤において後述する粘度特性を実現することが可能となる。
上記表面処理の方法としては特に限定はされないが、例えば、接着組成物が全体として疎水性を示す場合には、表面に親水基を付与することが好ましい。このような手段としては特に限定されないが、例えば、スペーサー粒子として上記樹脂粒子を用いる場合には、樹脂粒子の表面を親水基を有するカップリング剤で処理する方法等が挙げられる。
上記スペーサー粒子の形状としては、球状が好ましい。また、上記スペーサー粒子のアスペクト比の好ましい上限は1.1である。アスペクト比を1.1以下とすることで、電子部品を積層する場合に、電子部品同士の間隔を安定して一定に保つことができる。なお、本明細書においてアスペクト比とは、粒子の長径と短径に関して、短径の長さに対する長径の長さの比(長径の長さを短径の長さで割った値)を意味する。このアスペクト比の値が1に近いほどスペーサー粒子の形状は真球に近くなる。
上記スペーサー粒子の配合量の好ましい下限は0.01重量%、好ましい上限は5重量%である。0.01重量%未満であると、電子部品積層体の製造に用いた場合に、電子部品同士の間隔を安定して一定に保つことができないことがあり、5重量%を超えると、接着剤としての機能が低下することがある。
また、上記スペーサー粒子以外に、上記スペーサー粒子の平均粒子径以上の径を有する固形成分を含有する場合は、このような固形成分の配合量の好ましい上限は、1重量%である。また、その固形成分の融点は硬化温度以下であることが好ましい。
更に、固形成分の最大粒子径は、スペーサー粒子の平均粒子径の1.1〜1.5倍であることが好ましく、1.1〜1.2倍であることがより好ましい。
本発明の電子部品用接着剤は、エポキシ化合物(A)を含有する。
上記エポキシ化合物(A)は、繰り返し単位中に芳香環を有する10量体以下の分子構造を持つものである。このようなエポキシ化合物(A)は、極めて結晶性が高く25℃で結晶性固体となるとともに、25℃より高い温度領域において粘度が急激に低下するという性質を有する。これは、上記エポキシ化合物(A)は、25℃では上記の通り結晶性固体であるが、10量体以下と低分子量であるため、25℃を超えて加熱することで、結晶構造が壊れて粘度が低下するからであると考えられる。具体的には、上記エポキシ化合物(A)は、25℃で結晶固体であり、50〜80℃の温度範囲においてE型粘度計で測定した場合の粘度の上限が1Pa・sとなる。10量体を超えると、50〜80℃の温度範囲における粘度が高くなり、本発明の電子部品用接着剤を用いて電子部品の積層等を行うと、電子部品間の間隔をスペーサー粒子の粒子径と実質的に等しい距離にすることが困難となり、電子部品間隔にバラツキが生じてしまう。上記エポキシ化合物(A)3量体以下であることがより好ましい。なお、上記粘度が1Pa・sとなる温度領域を50〜80℃としたのは、通常の電子部品積層体の製造工程において、電子部品を加熱加圧する際の温度条件を考慮したものである。また、上記エポキシ化合物(A)が結晶性固体となる温度を25℃としたのは、電子部品の接合を行うための接着剤の塗布は、通常室温で行われることを考慮したものである。
このような分子構造、すなわち、繰り返し単位中に芳香環を有し、かつ、10量体以下であるエポキシ化合物(A)を含有する本発明の電子部品用接着剤は、電子部品間等の接合に用いると、接合した電子部品間の距離を高精度に保ち、かつ、信頼性の高い電気装置を得ることができる。
すなわち、上記エポキシ化合物(A)は、繰り返し単位中に芳香環を有することで25℃において結晶性個体となるため、該エポキシ化合物(A)を含有する本発明の電子部品用接着剤は25℃での粘度が高いものとなり、接合する電子部品上に塗布したときに塗布形状が流延してしまうことがない。また、上記エポキシ化合物(A)は、加熱されることで急激に低粘度となるため、例えば、電子部品同士の積層を行った際に、スペーサー粒子と電子部品との間に接着剤を残留させることなく1の電子部品と他の電子部品との積層ができ、電子部品間の間隔をスペーサー粒子の粒子径と実質的に等しい距離にすることができる。また、電子部品の積層が完了した後温度を25℃に戻すと、上記エポキシ化合物(A)は粘度が急激に上昇し、電子部品同士を積層した後の本発明の電子部品用接着剤が流延してしまうこともない。
更に、本発明の電子部品用接着剤は、上記エポキシ化合物(A)を含有させることで加熱時の低粘度を実現させているため、従来の希釈剤のみを添加することで低粘度としていた接着剤のようにボイドが発生することもない。また、上記エポキシ化合物(A)は、耐熱性が優れたものとなるため、該エポキシ化合物(A)を含有する本発明の電子部品用接着剤の耐熱性も優れたものとなる。
上記エポキシ化合物(A)は、1分子中に2以上のエポキシ基を有することが好ましい。このような分子構造のエポキシ化合物(A)を含有することで、本発明の電子部品用接着剤の接着性がより優れたものとなる。
このようなエポキシ化合物(A)としては、上述した分子構造を有するものであれば特に限定されず、例えば、レゾルシノール型エポキシ、ナフタレン型エポキシ、ビフェニル型エポキシ等が挙げられる。このようなエポキシ化合物(A)の市販品としては、例えば、EX−201(長瀬産業社製)、YSLV−80XY(東都化成社製)等が挙げられる。
上記エポキシ化合物(A)は、芳香環に直結したグリシジルエーテル基を有することが好ましい。このようなグリシジルエーテル基を有することによって、硬化速度を速くすることができる。これにより、加熱により低粘度化し、所望の電子部品間の間隔になった後、速やかに硬化することができ、接着剤のはみ出しや、電子部品のズレを抑制することがとすることができる。
上記エポキシ化合物(A)は、下記一般式(1)で表される化合物(以下、エポキシ化合物(1)ともいう)であることが好ましい。
Figure 0004213767
一般式(1)中、Rは、水素又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、nは、置換基の数で、1〜4の整数を表す。
このようなエポキシ化合物(1)は、加温により粘度が急激に落ちるため、ジェットディスペンス装置を用いた塗布方法にも極めて好適に使用することができる。
なお、上記エポキシ化合物(1)が、加温により粘度が急激に落ちるのは、エポキシ化合物(1)が室温では結晶性を有するが、加温により結晶性が崩れるためであると考えられる。
上記エポキシ化合物(1)は、上記エポキシ化合物(A)と併用することによって、得られる電子部品用接着剤は、常温において低粘度とすることができ、更に、高温において低粘度とすることが可能となり、優れたディスペンス性、ボンディング性、及び、接着信頼性が得られる。
更に、上記エポキシ化合物(1)は、上記エポキシ化合物(A)と同様、後述するコハク酸無水物等の硬化剤と併用することによって、極めて速く硬化する。従って、他の反応性希釈剤を配合した場合と比較すると、得られる硬化物においてボイドの発生を極めて効果的に低減することができる。
上記エポキシ化合物(1)の市販品としては特に限定されず、例えば、EX−201(ナガセケムテックス社製)等が挙げられる。
上記エポキシ化合物(1)の配合量としては特に限定されないが、好ましい下限が20重量%、好ましい上限が60重量%である。20重量%未満であると、得られる電子部品用接着剤の粘度が充分低くならないことがあり、硬化物の高温における貯蔵弾性率が、充分に高くならないことがある。60重量%を超えると、得られる電子部品接合体において、電子部品の反りが大きくなることがある。より好ましい下限は、30重量%、より好ましい上限は50重量%、更に好ましい上限は40重量%である。
上記エポキシ化合物(A)は、数平均分子量が700未満の低分子量エポキシ化合物を60重量%以上含有することが好ましい。
このような低分子量エポキシ化合物を上記範囲で含む硬化性化合物を含有し、粘度特性を上述した範囲とすることで、本発明の電子部品用接着剤は、ジェットディスペンス装置による塗布を連続的かつ安定的に可能となる。なお、本明細書において、「数平均分子量」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いてポリスチレンをスタンダードとして求めた値であり、Waters社製の測定装置(カラム:昭和電工社製 Shodex GPC LF−804(長さ300mm)×2本、測定温度:40℃、流速:1mL/min、溶媒:テトラヒドロフラン、標準物質:ポリスチレン)を用いて測定した値を意味する。
上記硬化性化合物中の低分子量エポキシ化合物の含有量が60重量%未満であると、本発明の電子部品用接着剤に上述した粘度特性が得られなくなる。好ましい下限は70重量%である。上記硬化性化合物における低分子量エポキシ化合物の含有量の上限としては特に限定されず、上記硬化性化合物が低分子量エポキシ化合物のみを含有するものであってもよい。
本発明の電子部品用接着剤は、更に、3官能以上の多官能エポキシ化合物を含有することが好ましい。
なかでも、上記多官能エポキシ化合物は、下記一般式(2)で表される化合物(以下、化合物(2)ともいう)であることが好ましい。
Figure 0004213767
一般式(2)中、Rは、水素又は炭素数1〜3のアルキル基を表す。
このようなエポキシ化合物(2)を含有することによって、電子部品の接合信頼性の向上を図ることができる。
更に、上記エポキシ化合物(2)は、後述するコハク酸無水物等の硬化剤と併用することによって、極めて速く硬化する。硬化速度が速いと、上記エポキシ化合物(2)が揮発してしまう前に硬化するため、得られる硬化物のボイドの発生を極めて効果的に低減することができる。
上記エポキシ化合物(2)は、低粘度であるため、本発明の電子部品用接着剤は、比較的低粘度になり、塗布性に優れ、様々な塗布方法に対応することができる。なかでも、ジェットディスペンス装置に好適に使用できるようになる。
上記エポキシ化合物(2)の市販品としては特に限定されず、例えば、EP3950S、EP3900S(以上、いずれもADEKA社製)等が挙げられる。
上記エポキシ化合物(2)は、配合量の好ましい下限が20重量%、好ましい上限が60重量%である。20重量%未満であると、得られる硬化物の高温における貯蔵弾性率が充分に高くならないことがあり、得られる電子部品用接着剤の粘度が充分に低くならないことがある。60重量%を超えると、未反応のエポキシ基が残存し、得られる電子部品接合体の接着信頼性に悪影響を及ぼす可能性がある。より好ましい下限は30重量%、より好ましい上限は50重量%、更に好ましい上限は40重量%である。
本発明の電子部品用接着剤は、25℃での塗布性担保等を目的として希釈剤を含有していてもよい。
上記希釈剤としては特に限定されず、例えば、反応性希釈剤や非反応性希釈剤等が挙げられる。なかでも、反応性希釈剤が好適に用いられる。
上記反応性希釈剤としては特に限定されないが、繰り返し単位中に脂肪族環状骨格を有する10量体以下のエポキシ化合物(B)が好適に用いられる。このような分子構造のエポキシ化合物(B)を含有することで、本発明の電子部品用接着剤は、25℃での塗布性を担保しつつ、高い耐湿性を有するものとなる。
上記エポキシ化合物(B)が10量体を超えるものであると、本発明の電子部品用接着剤の25℃での粘度が高くなり、電子部品に対する塗布性が不充分となることがある。上記エポキシ化合物(B)は、5量体以下であることがより好ましい。
上記エポキシ化合物(B)としては、上述した分子構造を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、ジシクロペンタジエン型エポキシ、シクロヘキサン型エポキシ等が挙げられる。このようなエポキシ化合物(B)の市販品としては、例えば、EP−4088S(アデカ社製)、HP−7200(大日本インキ化学工業社製)等が挙げられる。
本発明の電子部品用接着剤が上記エポキシ化合物(B)を含有する場合、上述したエポキシ化合物(A)とエポキシ化合物(B)との配合割合の比、すなわち、(B/A)又は(A/B)の好ましい下限は0.5、好ましい上限は2である。0.5未満又は2を超えるものであると、上記エポキシ化合物(A)又はエポキシ化合物(B)のいずれか一方の配合割合が多くなるため、本発明の電子部品用接着剤に後述する粘度特性や高耐湿性といった性質を兼ね備えることが困難となる。
例えば、上記エポキシ化合物(A)の配合割合の上記エポキシ化合物(B)の配合割合に対する比(B/A)が0.5未満であると、本発明の電子部品用接着剤に充分な耐湿性が得られないことがあり、上記エポキシ化合物(B)の配合割合の上記エポキシ化合物(A)の配合割合に対する比(A/B)が0.5未満であると、本発明の電子部品用接着剤に後述する粘度特性が得られないことがある。
また、本発明の電子部品用接着剤における上記エポキシ化合物(B)の含有量としては特に限定されないが、本発明の電子部品用接着剤に含有される硬化性化合物の合計100重量部に対して、好ましい下限が10重量部、好ましい上限が30重量部である。10重量部未満であると、エポキシ化合物(B)を添加した効果を殆ど得ることができず、30重量部を超えると、本発明の電子部品用接着剤に後述する粘度特性が得られないことがある。より好ましい上限は20重量部である。
また、本発明の電子部品用接着剤は、上記反応性希釈剤としてその他のエポキシ化合物(C)を含有していてもよい。このようなエポキシ化合物(C)を含有することで、粘度を調節することができ、また、ガラス転移温度を調節することができる。
上記エポキシ化合物(C)としては特に限定されず、例えば、ビスフェノールA型エポキシ、ビスフェノールF型エポキシ等が挙げられる。
上記エポキシ化合物(C)の含有量としては特に限定されないが、本発明の電子部品用接着剤に含有される硬化性化合物の合計100重量部に対して、好ましい下限が10重量部、好ましい上限が60重量部である。10重量部未満であると、エポキシ化合物(C)を添加した効果を殆ど得ることができず、60重量部を超えると、本発明の電子部品用接着剤に後述する粘度特性が得られないことがある。より好ましい下限は20量部、より好ましい上限は30重量部である。
また、本発明の電子部品用接着剤は、上記反応性希釈剤として上述したエポキシ化合物(A)等のエポキシ基と反応し得る反応性官能基を有する重合性化合物を含有されていてもよい。このような重合性化合物を含有することにより、本発明の電子部品用接着剤の接合信頼性を向上させることができる。
上記重合性化合物としては特に限定されないが、なかでもエポキシ基を有するアクリル系高分子化合物が好適に用いられ、具体的には、例えば、エポキシ基含有アクリルゴム、エポキシ基含有ブタジエンゴム、ビスフェノール型高分子量エポキシ樹脂、エポキシ基含有フェノキシ樹脂、エポキシ基含有アクリル樹脂、エポキシ基含有ウレタン樹脂、エポキシ基含有ポリエステル樹脂等が挙げられる。
上記重合性化合物は、数平均分子量の好ましい上限は10万である。10万を超えると、本発明の電子部品用接着剤に後述する粘度特性が得られないことがある。より好ましい上限は1万である。
上記重合性化合物の含有量としては特に限定されないが、本発明の電子部品用接着剤に含有される硬化性化合物の合計100重量部に対して好ましい下限は1重量部、好ましい上限は50重量部である。1重量部未満であると、上記他の重合性化合物を配合した効果が殆ど得られないことがあり、50重量部を超えると、本発明の電子部品用接着剤の接着信頼性が劣ったり、後述する粘度特性が得られなかったりすることがある。より好ましい上限は20重量部である。
また、上記非反応性希釈剤としては特に限定されず、本発明の目的を阻害しない範囲で、例えば、芳香族炭化水素類、塩化芳香族炭化水素類、塩化脂肪族炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、グリコールエーテル(セロソルブ)類、脂環式炭化水素類、脂肪族炭化水素類等が挙げられる。
上記非反応性希釈剤の含有量としては特に限定されないが、好ましい下限は1重量%、好ましい上限は20重量%である。1重量%未満であると、上記非反応性希釈剤を添加する効果が殆ど得られず、20重量%を超えると、本発明の電子部品用接着剤の硬化物にボイドが生じることがある。
本発明の電子部品用接着剤が上述した希釈剤を含有する場合、該希釈剤は、120℃での重量減少量及び150℃での重量減少量の好ましい上限が1%である。1%を超えると、本発明の電子部品用接着剤の硬化中や硬化後に未反応物が揮発してしまい、生産性や得られる電気装置に悪影響を与えることがある。
また、上記希釈剤は、上述したエポキシ化合物(A)等の硬化性化合物よりも、硬化開始温度が低く、硬化速度が大きいものであることが好ましい。
本発明の電子部品用接着剤は、硬化剤を含有する。
上記硬化剤としては特に限定されず、従来公知の硬化剤を上記エポキシ化合物(A)等の本発明の電子部品用接着剤に含有される硬化性化合物に合わせて適宜選択することができるが、具体的には、例えば、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸等の加熱硬化型酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤、カチオン系触媒型硬化剤等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記硬化剤は、酸無水物化合物であることが好ましい。
硬化剤として酸無水物を含有することによって、硬化速度が速いため、得られる硬化物において、ボイドの発生を極めて効果的に低減し、得られる電子部品接合体において、電子部品の反りの発生を極めて効果的に低減することができる。
上記硬化剤は、コハク酸無水物であることが好ましい。
コハク酸無水物を用いることによって、硬化速度が極めて速いため、得られる硬化物において、ボイドの発生を極めて効果的に低減し、得られる電子部品接合体において、電子部品の反りの発生を極めて効果的に低減することができる。
上記コハク酸無水物としては特に限定されず、例えば、テトラプロペニル無水コハク酸等が挙げられる。
上記酸無水物化合物は、炭素数10以上の側鎖を有することが好ましい。
上記酸無水物化合物が有する炭素数10以上の側鎖は、得られる硬化物において、柔軟性を発揮する。すなわち、得られる硬化物において、炭素数10以上の側鎖が柔軟な骨格として働くため、得られる硬化物は、全体として柔軟性を発揮することができる。このようにして、得られる硬化物は、室温下での比較的低弾性率を担保することができる。
上記硬化剤の配合量としては特に限定されないが、上述したエポキシ化合物(A)等の硬化性化合物の官能基と等量反応する硬化剤を用いる場合、上記硬化性化合物の官能基量に対して、好ましい下限が90当量、好ましい上限が110当量である。また、触媒として機能する硬化剤を用いる場合であれば、上記硬化性化合物100重量部に対して好ましい下限が1重量部、好ましい上限が20重量部である。
本発明の電子部品用接着剤においては、硬化速度や硬化物の物性等を調整するために、上記硬化剤に加えて硬化促進剤を添加してもよい。
上記硬化促進剤としては特に限定されず、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、3級アミン系硬化促進剤等が挙げられ、なかでも、硬化速度や硬化物の物性等の調整をするための反応系の制御をしやすいことから、イミダゾール系硬化促進剤が好適に用いられる。これらの硬化促進剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記イミダゾール系硬化促進剤としては特に限定されず、例えば、イミダゾールの1位をシアノエチル基で保護した1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾールや、イソシアヌル酸で塩基性を保護したもの(商品名「2MA−OK」、四国化成工業社製)等が挙げられる。これらのイミダゾール系硬化促進剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記硬化促進剤の配合量としては特に限定はされず、上記エポキシ化合物(A)等の硬化性化合物の合計100重量部に対して好ましい下限が1重量部、好ましい上限が10重量部である。
上記硬化剤及び/又は硬化促進剤は、融点の好ましい下限が120℃である。120℃以上とすることで、本発明の電子部品用接着剤を加熱した場合に、ゲル化が抑制され、好適に電子部品の接合及び電子部品間の距離の調整ができる。また、硬化剤及び硬化促進剤のうち何れか一方は粉体であることが好ましい。
上記融点が120℃以上の硬化剤としては、例えば、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フェラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、TD−2090等のフェノールノボラック樹脂、KH−6021等のビスフェノールAノボラック樹脂、KA−1165等のオルソクレゾールノボラック樹脂、EH−3636AS、EH−3842、EH−3780、EH−4339S、EH−4346S(以上、旭電化工業社製)等のジシアンジアミドが挙げられる。
また、融点が120℃以上の材質で被覆されたマイクロカプセル型硬化剤も好適に用いることができる。
上記融点が120℃以上の硬化促進剤としては、例えば、2MZ,2MZ−P、2PZ,2PZ−PW、2P4MZ、C11Z−CNS、2PZ−CNS、2PZCNS−PW、2MZ−A、2MZA−PW、C11Z−A、2E4MZ−A、2MA−OK、2MAOK−PW、2PZ−OK、2MZ−OK、2PHZ、2PHZ−PW、2P4MHZ、2P4MHZ−PW、2E4MZ・BIS、VT,VT−OK、MAVT、MAVT−OK(以上、四国化成工業社製)等が挙げられる。特に、130℃までは安定で、135〜200℃で活性化する硬化促進剤が好ましく、上述したもののなかでは、2MA−OK、2MAOK−PWが好ましい。これらの硬化促進剤を用いた場合、貯蔵安定性、プロセス時の熱に対する安定性及び速硬化性の両立が可能となる。
上記硬化剤と硬化促進剤とを併用する場合、硬化剤の配合量は、上述したエポキシ化合物(A)等の硬化性化合物に含まれるエポキシ基に対して理論的に必要な当量以下とすることが好ましい。上記硬化剤の配合量が理論的に必要な当量を超えると、硬化後に水分によって塩素イオンが溶出しやすくなることがある。すなわち、硬化剤が過剰であると、例えば、本発明の電子部品用接着剤の硬化物から熱水で溶出成分を抽出した際に、抽出水のpHが4〜5程度となるため、上述したエポキシ化合物(A)等から塩素イオンが多量溶出することがある。従って、本発明の電子部品用接着剤の硬化物1gを、100℃の純水10gで2時間浸した後の純水のpHが6〜8であることが好ましく、pHが6.5〜7.5であることがより好ましい。
本発明の電子部品用接着剤は、必要に応じて、無機イオン交換体を含有してもよい。上記無機イオン交換体のうち、市販品としては、例えば、IXEシリーズ(東亞合成社製)等が挙げられる。上記無機イオン交換体の配合量の好ましい下限は1重量%、好ましい上限は10重量%である。
本発明の電子部品用接着剤は、その他必要に応じて、ブリード防止剤、イミダゾールシランカップリング剤等の接着性付与剤等の添加剤を含有してもよい。
本発明の電子部品用接着剤は、E型粘度計を用いて25℃にて粘度を測定したときに、10rpmにおける粘度の好ましい下限が1Pa・s、好ましい上限が200Pa・sである。1Pa・s未満であると、本発明の電子部品用接着剤を電子部品上に塗布したときに、塗布形状を維持することができず流延してしまうことがあり、200Pa・sを超えると、本発明の電子部品用接着剤を半導体チップ等の電子部品上に均一又は所望の形状で塗布することができなくなることがある。より好ましい下限は5Pa・s、より好ましい上限は30Pa・sである。
また、本発明の電子部品用接着剤は、加熱すると粘度が急激に低下する性質を有する。これは、上述した分子構造を有するエポキシ化合物(A)を含有することで現れる現象であり、本発明の電子部品用接着剤では、このような急激な粘度低下は、50〜100℃の温度領域において現れる。なお、上記「粘度が急激に低下する性質」とは、本発明の電子部品用接着剤の粘度は、温度上昇とともに徐々に低下していき、最終的に一定の値にまで低下すのではなく、ある温度までは粘度変化は殆ど見られないが、ある温度を境に急激に粘度が低下し、その後昇温に伴う粘度変化が殆ど見られない性質をいう。
本発明の電子部品用接着剤が急激な粘度低下をした後の好ましい粘度としては、E型粘度計を用いて測定したときに、10rpmにおける粘度の下限が0.1Pa・s、上限が20Pa・sである。0.1Pa・s未満であると、電子部品の接合を行ったときに、電子部品上に塗布した本発明の電子部品用接着剤が流延してしまうことがある。20Pa・sを超えると、本発明の電子部品用接着剤を用いて電子部品の積層体を製造する場合、電子部品間の距離をスペーサー粒子の粒子径と実質的に等しい距離にできず、接合した電子部品間の距離を高精度に保つことができないことがある。より好ましい下限は1Pa・s、より好ましい上限は10Pa・sである。
更に、本発明の電子部品用接着剤は、上述したエポキシ化合物(A)を含有することで、電子部品の接合を行ったときに硬化物中にボイドが殆ど生じることがない。すなわち、本発明の電子部品用接着剤を、厚さ10μmの接着剤層とし、該接着剤層を170℃15分で硬化させた硬化物を、260℃の温度条件下に10秒間曝したときの直径100μm以下のボイド発生率の好ましい上限が1個/mmである。上記硬化物のボイドの発生率が1個/mmを超えるものであると、本発明の電子部品用接着剤を用いて電子部品同士の接合を行ったときに、電子部品間の接続信頼性が不充分となることがある。
本発明の電子部品用接着剤は、ジェットディスペンス装置を用いて塗布することにより電子部品を接合する際に用いられる接着剤であり、室温においてE型粘度計を用いて10rpmで測定した粘度の好ましい下限が0.5Pa・s、好ましい上限が50Pa・sである。0.5Pa・s未満であると、ジェットディスペンス装置による塗布後の接着剤塗布層の形状を室温において好適に保てなくなることがある。50Pa・sを超えると、ジェットディスペンス装置よる塗布時に、ノズル先端に本発明の電子部品用接着剤が溜まり、吐出できなくなることがある。より好ましい下限は1.0Pa・s、より好ましい上限は20Pa・sであり、更に好ましい上限は15Pa・sである。下限が1.0Pa・s未満である場合、本発明の電子部品用接着剤全体のSP値を11以上に調整することで好適にジェットディスペンス性を得ることができ、20Pa・sを超える場合、本発明の電子部品用接着剤全体のSP値を11以上に調整したり、比重を2以上に調整したりする必要が出てくる場合がある。
なお、本明細書において、「室温」とは、25℃を意味する。
また、本発明の電子部品用接着剤は、ジェットディスペンス装置による塗布温度においてE型粘度計を用いて10rpmで測定した粘度の好ましい下限が0.01Pa・s、好ましい上限が5.0Pa・sである。0.01Pa・s未満であると、室温における粘度特性が上述した範囲を満たすものであったとしても、ノズル先端に粘性の低下した接着剤が濡れ広がってジェットディスペンス装置による塗布性が低下することがある。5.0Pa・sを超えると、ノズル吐出口付近に接着剤が多量に付着してしまい、連続吐出性が悪化することがある。より好ましい下限は0.2Pa・s、より好ましい上限は2.0Pa・sである。なお、上記「ジェットディスペンス装置による塗布温度」とは、ジェットディスペンス装置内の温度であって、好ましい下限は50℃、好ましい上限は150℃である。
本発明の電子部品用接着剤は、塗布温度におけるチクソ値の好ましい下限が1.5、好ましい上限が5である。1.5未満であると、ノズル先端に濡れ広がり、連続吐出できなくなる場合があり、5を超えると、ノズルに本発明の電子部品用接着剤が溜まって吐出できなくなる場合がある。より好ましい下限は2、より好ましい上限は4である。なお、本明細書において、チクソ値とは、上述した塗布温度において、E型粘度計を用いて0.5rpmで測定した粘度を、5rpmで測定した粘度で除した値である。
本発明の電子部品用接着剤は、硬化後の−55〜125℃における弾性率Eの好ましい下限が1GPa、好ましい上限が5GPaである。1GPa未満であると、充分な耐熱性が得られないことがあり、5GPaを超えると、温度の変化によるひずみによって発生した応力が集中し、接合信頼性に悪影響を与えることがある。より好ましい下限は2GPa、より好ましい上限は4GPaである。
また、(−55℃における弾性率E/125℃における弾性率E)の好ましい下限は1、好ましい上限は3である。特に3を超えると、温度の変化によるひずみが大きく、接合信頼性に悪影響を与えることがある。より好ましい下限は2である。
本発明の電子部品用接着剤は、接合対象となる電子部品との接触角の好ましい上限が90°である。90°を超えると、接合時に気泡の巻き込み等の不具合が発生することがある。
本発明の電子部品用接着剤は、20〜120℃の条件で10分間経過した後の反応率が5%未満であることが好ましい。5%以上であると、ダイボンディング時に目的とするスペースまで到達できないことがある。
本発明の電子部品用接着剤は、硬化の際の硬化収縮率が1%未満であることが好ましい。硬化の際の硬化収縮率が1%以上であると、電子部品積層体を製造する場合に、硬化において生じる内部応力により、層間剥離が生じることがある。
なお、本明細書において、上記硬化収縮率は、JIS A06024に基づき、硬化前後による比重差より体積収縮率(%)として求めることができる値を意味する。この場合、比重の測定は測定温度25℃において行う。
本発明の電子部品用接着剤は、例えば、上述したエポキシ化合物(A)等の硬化性化合物、及び、硬化剤、並びに、必要に応じて希釈剤、硬化促進剤、その他の添加剤等を所定量配合して混合した後、スペーサー粒子を配合する方法により製造することができる。
上記混合の方法としては特に限定されないが、例えば、ホモディスパー、万能ミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー等を使用する方法を用いることができる。
本発明の電子部品用接着剤が塗布されるジェットディスペンス装置としては特に限定されず、従来公知の装置と同様のものを用いることができる。具体的には、例えば、DJ−9000(アシムテック社製)等が挙げられる。
本発明の電子部品用接着剤は、上述した粘度特性を有するとともに、上述した硬化性化合物を含有するため、ジェットディスペンス装置による塗布性が極めて高いものであり、連続して安定的に塗布を行うことができる。
ジェットディスペンス装置による本発明の電子部品用接着剤の塗布形状としては、ドット状のほか、線状、帯状等任意の形状が挙げられる。
本発明の電子部品用接着剤は、このような粘度挙動のエポキシ化合物(A)と、上記スペーサー粒子とを併用することにより、ギャップの精密制御が可能である。
すなわち、一般には、ボンディング工程において、基板上等に電子部品用接着剤を塗布した後、電子部品を接合すると、接合した電子部品に傾きが生じることがあり、その後、電子部品に傾きが生じたまま電子部品用接着剤は硬化してしまうことがある(図1a)。こうして得られる電子部品接合体は、著しく信頼性に劣る。
これに対して、本発明の電子部品用接着剤を用いる場合、基板上等に本発明の電子部品用接着剤を塗布した後、電子部品を接合すると、塗布直後に一旦は、電子部品に傾きが生じることはあるものの(図1a)、すぐさま電子部品の自重によって電子部品の傾きが解消され、その後、電子部品用接着剤が硬化することから、最終的に電子部品に傾きが生じることはなく、電子部品と基板との間の距離を高精度に保持した信頼性の高い電子部品接合体を得ることができる(図1b)。
これは、加温しながら電子部品を接合する際に、上記エポキシ化合物(A)の粘度が一時急激に低下するため、接合工程において、電子部品が若干傾いた場合であっても、あたかも自己アライメントのように傾きが解消されるものである。
図1aは、電子部品用接着剤を用いて基板と電子部品とを接合した際、電子部品に傾きが生じている状態を示す模式図である。図1bは、電子部品用接着剤を用いて基板と電子部品とを接合した際、電子部品の自重によって電子部品の傾きが解消された状態を示す模式図である。図1中、1は電子部品、2は基板、3は電子部品用接着剤、4はスペーサー、5は電子部品接合体を表す。
本発明の電子部品用接着剤を用いて2以上の電子部品を多層に積層して、封止剤等で封止することにより電気装置を作製することができる。このような電気装置もまた本発明の1つである。本発明の電子部品用接着剤は、電子部品を十字状に積層する場合に、特に好適に用いることができる。
また、本発明の電子部品用接着剤は、2以上の電子部品を積層する場合だけでなく、基板上に電子部品を積載することや、センサー等の部品を接合することを目的とする接着剤としても好適に用いることができる。
本発明の電子部品用接着剤を用いて2以上の電子部品を多層に積層する場合、電子部品間の距離は、スペーサー粒子の直径の1〜1.5倍であることが好ましい。1倍未満であると、スペーサー粒子と電子部品との間の電子部品用接着剤を排除できず、スペーサー粒子により電子部品間の距離が制御できなくなり、高さばらつきが生じることがある。1.5倍より大きいと、電子部品間距離がスペーサー粒子の粒子径により制御できず、結果、高さばつきが大きくなることがある。なかでも、上記電子部品間距離は、スペーサー粒子の直径の1倍であることが好ましい。1倍であると、スペーサー粒子と電子部品との間の本発明の電子部品用接着剤を好適に排除でき、スペーサー粒子により好適に電子部品間の距離が制御でき、高さばらつきが抑えられる。
このような本発明の電子部品用接着剤の接合する電子部品としては特に限定されず、例えば、半導体チップ、センサーや、EI型やEE型等のトランス部品用のコイル鉄心等一定間隔をもって被接合対象物に接合される用途のある従来公知のものが挙げられる。
図2は、本発明の電子部品用接着剤を用いてEI型のトランス部品用のコイル鉄心を模式的に示す断面図である。
図2に示すように、トランス部品用のコイル鉄心10は、E型コア部品11とI型コア部品15とが、E型コア部品11の外足12及び中足13とI型コア部品15との間にギャップが形成されるように組み合わされた構造である。このようなコイル鉄心10において、E型コア部品11の外足12とI型コア部品15との間には、本発明の電子部品用接着剤からなるギャップ層14が設けられており、スペーサー粒子16により、E型コア部品11とI型コア部品15とのギャップが一定に保たれている。
本発明によれば、電子部品の間隔を一定に保って接合する際に用いられる電子部品用接着剤に関し、接合した電子部品間の距離を高精度に保ち、信頼性の高い電気装置を得ることができるとともに、ジェットディスペンス装置を用いた塗布を連続して安定的に行うことが可能な電子部品用接着剤を提供することができる。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例に記載の粒子径の測定には粒子サイズ測定機(コールターカウンターZB/C−1000、コールターエレクトロニクス社製)を、K値及び圧縮回復率の測定には、圧縮試験微小圧縮試験機(フィッシャースコープH100C、フィッシャーインストルメンツ社製)を使用した。
(実施例、比較例)
表1の組成に従って、下記に示すスペーサー粒子以外の各材料を、ホモディスパーを用いて攪拌混合して、接着組成物を作製した。得られた接着組成物に、スペーサー粒子を表1の組成に従って配合し、更にホモディスパーを用いて攪拌混合することにより電子部品用接着剤を作製した。なお、表1中、各組成の配合量は重量部を表す。
(エポキシ化合物(A))
レゾルシノール型エポキシ(EX−201、長瀬産業社製、単量体、25℃で結晶固体、融点30〜60℃、50℃での粘度250mPa・s)
結晶性エポキシ樹脂(YSLV−80XY、東都化成社製、単量体、25℃で結晶固体、融点80℃、80℃での粘度1Pa・s)
(多官能エポキシ化合物)
EP3950S、EP3900S(以上、いずれもADEKA社製)
(エポキシ化合物(B))
ジシクロペンタジエン型エポキシ(EP−4088S、アデカ社製、単量体)
ジシクロペンタジエン型エポキシ化合物(HP−7200、大日本インキ化学工業社製、5量体)
(その他のエポキシ化合物)
ビスフェノールA型エポキシ化合物(EP828、ジャパンエポキシレジン社製、50℃での粘度2Pa・s)
ナフタレン型エポキシ化合物(HP−4032D、常温液状、大日本インキ化学工業社製、50℃での粘度5Pa・s)
ビスフェノールA型エポキシ化合物(EP−1001、ジャパンエポキシレジン社製、常温固体、80℃での粘度20Pa・s)
フェノール型エポキシ化合物(EX−141、ナガセ産業社製、常温液状、50℃での粘度7mPa・s)
NBR変性ビスA型エポキシ化合物(EPR−4030、アデカ社製、常温液状、50℃での粘度50Pa・s)
ビスフェノールA型エポキシ化合物(YL−980、ジャパンエポキシレジン社製)
シクロヘキサン型エポキシ化合物(ZX−1658、東都化成社製)
ポリプロピレン型エポキシ化合物(EX−931、ナガセケムテックス社製)
(エポキシ基含有アクリル系高分子化合物)
エポキシ基含有アクリル樹脂(ブレンマーCP−30、ジャパンエポキシレジン社製)
(硬化剤)
酸無水物(YH−306、ジャパンエポキシレジン社製)
酸無水物(YH−307、ジャパンエポキシレジン社製)
コハク酸無水物(DDSA、新日本理化社製)
(硬化促進剤)
イミダゾール化合物(2MA−OK、四国化成工業社製)
増粘剤(R202、日本アエロジル社製)
(接着性付与剤)
イミダゾールシランカップリング剤(SP−1000、日鉱マテリアル社製)
(スペーサー粒子)
樹脂粒子(ミクロパールSP−210、積水化学工業社製、平均粒子径:10μm、CV値=4%)
(半導体チップ積層体の作製)
得られた電子部品用接着剤を10mLシリンジ(岩下エンジニアリング社製)に充填し、シリンジ先端に精密ノズル(岩下エンジニアリング社製、ノズル先端径0.3mm)を取り付け、ディスペンサ装置(SHOT MASTER300、武蔵エンジニアリング社製)を用いて、吐出圧0.4MPa、半導体チップとニードルとのギャップ200μm、塗布量5mgにてガラス基板上に塗布した。
塗布を行った後、ペリフェラル状に110μmのパッド開口部を172個有する半導体チップ(チップ1)(厚さ80μm、8mm×12mm角、メッシュ状パターン、アルミ配線:厚み0.7μm、L/S=15/15、表面の窒化シリコン膜の厚み:1.0μm)をフリップチップボンダー(DB−100、澁谷工業社製)を用いて温度60℃若しくは80℃で0.15MPaの圧力で5秒間押圧することにより積層した。次いで、チップ1に電子部品用接着剤を上述のディスペンサ装置を用いて塗布し、上述のボンディング装置を用いてチップ1と同様の半導体チップ(チップ2)を、チップ1の長辺とチップ2の長辺が交差するように載せ、温度60℃若しくは80℃で0.15MPaで5秒間押圧することにより積層した。その後、熱風乾燥炉内にて80℃で60分間放置後、150℃で60分間加熱を行い、電子部品用接着剤を硬化させることにより、半導体チップ積層体を作製した。
(評価)
実施例及び比較例で得られた電子部品用接着剤及び半導体チップ積層体について、以下の方法により評価を行った。結果を表1に示した。
(1)粘度の測定
E型粘度測定装置(商品名:VISCOMETER TV−22、TOKI SANGYO CO.LTD社製、使用ローター:φ15mm、設定温度:25℃)を用いて回転数10rpmにおける粘度、25℃、50℃若しくは80℃で10rpmにおける粘度を測定した。
(2)チクソ値の測定
チクソ比Ti(0.5/5)は、50℃においてE型粘度計を用いて0.5rpmで測定した時の粘度を、5rpmで測定した時の粘度で除することで算出した。
(3)SP値の測定
実施例、比較例で得られた電子部品用接着剤のSP値は、使用したエポキシ化合物のSP値をモル平均した。
(4)塗布形状保持性
ガラス基板上に塗布した後、塗布形状が塗布直後から貼り合せまでの間に形状が崩れてしまい好適な形状を保持できないものを×、塗布直後から貼り合せまでの間好適な系以上を保持できるものを○として評価した。
(5)チップ間距離のバラツキ
実施例及び比較例で得られた半導体チップ積層体について、サンプルを10個作製し、各半導体チップ積層体の積層状態をレーザー変位計(KS−1100、KEYENCE社製)を用いて測定した。具体的には、チップ1とチップ2の上面との段差を測定し、測定値からチップ厚みを引くことで、チップ1とチップ2との間のチップ間距離を求めた後、チップ間距離のバラツキを3σ(σ;標準偏差)として算出した。
積層後、硬化前の状態と、硬化後の状態との両方について評価した。
(6)リフロークラックの発生の有無
得られた半導体チップ積層体を、85℃、85%の恒温高湿オーブンに24時間放置したのち、230℃以上が20秒以上でかつ最高温度が260℃となるIRリフロー炉に投入した。投入後、半導体装置のリフロークラックの発生の有無を超音波探傷装置(SAT)により観察した。なお、表1においては、リフロークラックの発生数を不良率として表示した。
(7)ジェットディスペンス適性
ジェットディスペンス適性の評価はジェットディスペンサー(DJ−9000、アシムテック社製)を用いて評価した。使用した部品は、ノズル(No.4、100μm径)、バルブ(C−03、380μm)、ニードルアッセンブリー(No.16、2.4mm)である。吐出条件は、ノズル温度50℃若しくは80℃、ストローク780μm、液圧1000kPa、バルブ圧558kPa、バルブオンタイム5ms、バルブオフタイム5ms、ノズル高さ1.0mmである。
ノズル温度50℃若しくは80℃で30分連続吐出できた場合を○、30分までに吐出が止まってしまった場合を×とした。
(8)反り
実施例1〜7及び比較例7で作製した半導体チップ積層体の半導体チップの対角線に沿って反り量をレーザー変位計(KEYENCE社製 LT9010M、KS−1100)にて測定した。具体的には、チップ2の各辺の中央とチップ中心の高低差を測定し、平均した。この測定を10サンプルにて行った。
(9)ボイド
23℃60%の環境下で168時間吸湿させたガラスエポキシ基板を用意した。
実施例2及び実施例5で得られた接着剤を用いて、実施例1と同様の方法で基板に半導体チップを1つのみ接着した。得られた積層体を、85℃85%の高温高湿オーブンに24時間放置した。その後、230℃以上が20秒以上でかつ最高温度が260℃となるIRリフロー炉に投入した。投入後、半導体装置のリフロークラックの発生の有無を超音波探傷装置(SAT)を用いてボイドの有無を観察した。
実施例2の接着剤を用いた場合は、接着面積の7%にあたるボイドが観察された。実施例5の接着剤を用いた場合は、ボイドは観察されなかった。実施例5で得られた接着剤は、硬化が早く、そのため、基板が吸湿している場合でもボイドの発生を抑制できるためと推察された。
(10)総合評価
実施例及び比較例で得られた電子部品用接着剤及び半導体チップ積層体の総合評価として、以下の基準で評価を行った。
◎:ジェットディスペンス適性に優れ、塗布形状保持性に優れ、チップ間距離を極めて高精度に制御することができ、かつ、反りが80μm以下で、リフロークラック信頼性の高い半導体チップ積層体を得ることのできる接着剤である。
○:ジェットディスペンス適性に優れ、塗布形状保持性に優れ、チップ間距離を極めて高精度に制御することができ、かつ、反りが130μm以下で、リフロークラック信頼性の高い半導体チップ積層体を得ることのできる接着剤である。
×:上記評価のいずれかが不良であった接着剤である。
Figure 0004213767
Figure 0004213767
本発明によれば、電子部品の間隔を一定に保って接合する際に用いられる電子部品用接着剤に関し、接合した電子部品間の距離を高精度に保ち、信頼性の高い電気装置を得ることができるとともに、ジェットディスペンス装置を用いた塗布を連続して安定的に行うことが可能な電子部品用接着剤を提供することができる。
電子部品用接着剤を用いて基板と電子部品とを接合した際、電子部品に傾きが生じている状態を示す模式図である。 本発明の電子部品用接着剤を用いて基板と電子部品とを接合した際、電子部品の自重によって電子部品の傾きが解消された状態を示す模式図である。 本発明の電子部品用接着剤を用いてEI型のトランス部品用のコイル鉄心を模式的に示す断面図。
符号の説明
1 電子部品
2 基板
3 電子部品用接着剤
4 スペーサー
5 電子部品接合体
10 コイル鉄心
11 E型コア部品
12 外足
13 中足
14 ギャップ層
15 I型コア部品
16 スペーサー粒子

Claims (7)

  1. 電子部品を接合するための電子部品用接着剤であって、CV値が10%以下であるスペーサー粒子と、繰り返し単位中に芳香環を有する10量体以下の分子構造を持ち、25℃で結晶性固体であり、かつ、50〜80℃の温度においてE型粘度計で測定した場合の粘度が1Pa・s以下であるエポキシ化合物(A)と、硬化剤とを含有するものであり、
    前記エポキシ化合物(A)は、下記一般式(1)で表される化合物であることを特徴とする電子部品用接着剤。
    Figure 0004213767
    一般式(1)中、Rは、水素又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、nは、置換基の数で、1〜4の整数を表す。
  2. 更に、3官能以上の多官能エポキシ化合物を含有することを特徴とする請求項1記載の電子部品用接着剤。
  3. 多官能エポキシ化合物は、下記一般式(2)で表される化合物であることを特徴とする請求項2記載の電子部品用接着剤。
    Figure 0004213767
    一般式(2)中、Rは、水素又は炭素数1〜3のアルキル基を表す。
  4. 硬化剤は、炭素数10以上の側鎖を有する酸無水物化合物であることを特徴とする請求項1、2又は3記載の電子部品用接着剤。
  5. 硬化剤は、コハク酸無水物であることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の電子部品用接着剤。
  6. 室温においてE型粘度計を用いて10rpmで測定した粘度が0.5〜50Pa・sであり、かつ、前記ジェットディスペンス装置による塗布温度においてE型粘度計を用いて10rpmで測定した粘度が0.01〜5.0Pa・sであることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の電子部品用接着剤。
  7. 塗布温度におけるチクソ値が1.5〜5であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載の電子部品用接着剤。
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