JP4402716B2 - 金属粒子分散組成物を用いたフリップチップ実装方法およびバンプ形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属粒子が分散した状態で含まれる組成物（以下にて「金属粒子分散組成物」とも呼ぶ）を用いたフリップチップ実装方法およびバンプ形成方法にも関する。

近年、急速に普及が拡大している携帯電話やノートパソコン、ＰＤＡまたはデジタルビデオカメラ等に代表される移動体電子機器では、小型化・薄型化・軽量化が進んでいる。また、高性能化または多機能化に対する要求も高まっているため、半導体デバイスおよび回路部品が超小型化になり、これら電子部品の実装技術が向上しており、電子回路の高密度化が飛躍的に進展している。

電子回路の高密度化に必要な技術は、半導体集積回路（ＬＳＩ）の高密度実装技術である。ＬＳＩチップの接続電極（単に「電極」ともいう）の多ピン化および狭ピッチ化が急速に進展しているため、半導体パッケージ技術としては、ベアチップのフリップチップ実装によるＣＳＰ（チップサイズパッケージ）および外部端子へのＰＰＧＡ、ＢＧＡ実装が一般化しつつあり、搭載ＩＣの高速化や小型化および入出力端子数の増加に対応できる新たな実装技術が求められている。

フリップチップ実装に際しては、まず、半導体チップに複数の電極パッドを形成し、その電極パッドに対してはんだやＡｕ等の材料でバンプを形成する。次いで、その半導体チップのバンプを回路基板上に形成された複数の電極に対向させて配置することによって、バンプと電極とを電気的に接合する。その後、半導体チップと回路基板との間に樹脂材料を充填（アンダーフィル）して、半導体チップと回路基板との電気的接合および機械的接合を向上させている。

ここで、電極数が５，０００個を超えるような次世代ＬＳＩを回路基板に実装するには、１００μｍ以下の狭ピッチに対応したバンプを形成しなければならないが、現在のはんだバンプ形成技術では、かかる狭ピッチ化に対応するのが困難である。

また、電極数に応じて多数のバンプを形成しなければならず、低コスト化のためには、チップあたりの実装タクトを短縮して生産性を上げる必要がある。

従来のバンプ形成技術としては、めっき法やスクリーン印刷法などもあるが、めっき法は狭ピッチ化には適するものの、その工程が複雑であるので生産性の点で問題がある。また、スクリーン印刷法は、生産性の点では優れているものの、マスクを用いるので狭ピッチ化に適していない。

このような現況の中、近年、ＬＳＩチップや回路基板の電極上に、はんだバンプを選択的に形成する技術が幾つか提案されている。かかる技術は、微細バンプの形成に適しているだけでなく、バンプの一括形成ができるため、生産性に優れており、次世代ＬＳＩの実装に適した技術として注目されている。

その技術の一例が、例えば特許文献１に記載されている。簡単に説明すると、まず、はんだ粉末とフラックスとの混合物から成るソルダーペーストを、表面酸化が進んだ電極が形成されている回路基板の全面に塗布し、その後、回路基板の加熱を実施する。これによって、はんだ粉末を溶融させ、隣接する電極間で短絡を生じさせずに、電極上にはんだ層を選択的に形成している。

別の例は、特許文献２または非特許文献１等に記載されている。簡単に説明すると、まず、有機酸鉛塩と金属錫とを主成分とするペースト状組成物（化学反応析出型はんだ）を、電極が形成されている回路基板の全面に塗布し、その後、回路基板の加熱を実施する。これによって、ＰｂとＳｎとの置換反応を起こさせ、Ｐｂ／Ｓｎ合金を回路基板の電極上に選択的に析出させている。

更に、例えば特許文献３に記載されている方法も存在する。かかる方法は、まず、表面に電極が形成された回路基板を薬剤に浸して電極の表面にのみ粘着性皮膜を形成する。次いで、その粘着性皮膜にはんだ粉末を接着させることによって、電極上にバンプを選択的に形成している。

しかしながら、上記の方法はいずれも半導体チップの電極パッド上または回路基板の電極上にバンプを形成しているため、通常のフリップチップ実装では、
（１）バンプを形成した後、半導体チップを回路基板上に搭載し、はんだリフローによりバンプを介して電極間の接合を行う工程、および
（２）回路基板と半導体チップとの間にアンダーフィル樹脂を注入して半導体チップを回路基板に固定化する工程
が必要となり、コストアップの原因となっている。

従って、最近では、例えば特許文献４に記載されているように、半導体チップの突起電極と回路基板上の電極との間に、導電性粒子を含有する異方性導電材料から成るフィルムを挟んで加熱・加圧し、それによって所定の導通部分のみを電気的に接合する方法が提案されている。

あるいは、例えば特許文献５に記載されているように、熱硬化樹脂および導電性粒子から成る導電性接着剤を、半導体チップと回路基板との間に供給し、半導体チップを加圧すると共にその導電性接着剤を加熱する方法が提案されている。この方法では、溶融した導電性粒子を半導体チップの電極と回路基板の電極との間に集合させて電極同士を電気的に接続できると同時に、半導体チップと回路基板とを相互に接合できるようになっている。
特開２０００−９４１７９号公報 特開平１−１５７７９６号公報 特開平７−７４４５９号公報 特開２０００−３３２０５５号公報 特開２００４−２６０１３１号公報 エレクトロニクス実装技術、２０００年９月号、３８頁〜４５頁

上記の特許文献５の技術では、熱硬化樹脂の硬化温度が導電性粒子の融点よりも高く設定されているものの、基板上に塗布された導電性接着剤は、一般的に、その加熱段階で高分子化が進行して徐々に粘度が上昇する。従って、上記の特許文献５の技術では、粘度上昇に起因して、溶融した導電性粒子の流動化が阻害されてしまい、一部の導電性粒子が電極パッド間以外の領域に残存し得る。その結果、電極間の絶縁性が低下するという問題が懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みて為されたものである。つまり、本発明の課題は、粘度上昇に起因した問題を解決できる組成物を提供することを通じて、短絡が抑えられ接続信頼性の点で好ましいフリップチップ実装方法およびバンプ形成方法を提供することでもある。

上記課題を解決するため、本発明では、
第１成分、第２成分、金属粒子および対流添加剤を含んで成るフリップチップ実装用またはバンプ形成用の組成物であって、
第２成分中には、金属粒子が分散すると共に対流添加剤が含まれており、
金属粒子の少なくとも一部が第１成分を内蔵しており、加熱に起因して金属粒子が溶融すると、第１成分と第２成分とが接触して熱硬化樹脂を形成し、また
対流添加剤は、加熱されて気体を発生することを特徴とする組成物が提供される。

第１成分は、熱硬化樹脂の形成に用いられる硬化剤または硬化促進剤であることが好ましく、第２成分が熱硬化樹脂の形成に用いられる主剤であることが好ましい。

フリップチップ実装用またはバンプ形成用の組成物は、第２成分中に分散する金属粒子の少なくとも一部が第１成分を内蔵していることを特徴の１つとしている。かかる特徴のため、組成物は、金属粒子が溶融して始めて、第１成分と第２成分との硬化反応が開始される。つまり、フリップチップ実装用またはバンプ形成用の組成物では、金属粒子が溶融する温度になって始めて硬化反応が開始され組成物の粘度が上昇するため、加熱の初期段階では、組成物の粘度が抑えられている（即ち、フリップチップ実装用またはバンプ形成用の組成物は「ポットライフ」が長い）。

また、フリップチップ実装用またはバンプ形成用の組成物は、対流添加剤を含んでいることも特徴とする。対流添加剤は、加熱されると、沸騰してガス化したり、分解してガスを発生するので、かかるガスが組成物中を流動することによって、組成物の内部に対流が発生し、組成物中で金属粒子が流動化することができる。従って、例えばフリップチップ実装にて半導体チップと回路基板との間に組成物を供して加熱した場合では、半導体チップの電極および回路基板の電極の濡れ性（即ち、かかる電極が金属粒子に対して高い濡れ性を有していること）に起因して、金属粒子が電極間に容易に自己集合し、結果的に、電極間を電気的に接続する接続体が得られることになる。対流添加剤としては、キシレン、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール、酢酸ブチル、テトラクロルエチレン、メチルイソブチルケトン、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチレングリコール、水酸化アルミニウム、ドーソナイト、メタホウ酸アンモニウム、メタホウ酸バリウムおよび炭酸水素ナトリウムから成る群から選択される少なくとも１種以上の物質が好ましい。

ある好適な実施形態において、硬化剤は、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、有機過酸化物および多塩基酸から成る群から選択される少なくとも１種以上の物質であり、主剤が、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂およびシアネート樹脂から成る群から選択される少なくとも１種以上の物質である。

ある好適な実施形態において、金属粒子を構成する金属成分は、Ｓｎ−Ｐｂ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｚｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金およびＳｎ−Ｓｂ系合金から成る群から選択される少なくとも１種以上の合金である。

フリップチップ実装用またはバンプ形成用の組成物はペースト状またはシート状の形態を有することが好ましい。また、金属粒子を構成する金属成分が組成物中に０．５〜３０体積％含まれることが好ましい。

ある好適な実施形態において、金属粒子を構成する金属成分は、第１成分と第２成分との混合物の硬化反応開始温度と硬化反応ピーク温度との間にて融点を有していることが好ましい。同様に、対流添加剤は、第１成分と第２成分との混合物の硬化反応開始温度と硬化反応ピーク温度との間にて、沸点を有する又は分解してガスを生じることが好ましい。

本発明では、上記組成物を用いたフリップチップ実装方法が提供される。かかるフリップチップ実装方法は、
（ｉ）複数の電極ａ（または「接続端子」）が形成された半導体チップ、および、複数の電極ｂ（または「電極端子」）が形成された回路基板を用意する工程（電極ａと電極ｂとが相互に対応するように設けられた半導体チップおよび回路基板が用意される）、
（ｉｉ）前記回路基板の電極ｂが形成された面に、フリップチップ実装用組成物を供給する工程、
（ｉｉｉ）前記電極ａと前記電極ｂとがそれぞれ対向するように、前記半導体チップを前記組成物上に配置する工程、ならびに
（ｉｖ）前記回路基板を加熱して、金属粒子を構成する金属成分から前記電極ａと前記電極ｂとを電気的に接続する接続体を形成すると共に、前記半導体チップと前記回路基板との間に熱硬化樹脂層を形成する工程
を含んで成る。
かかるフリップチップ実装方法においては、対流で流動化した金属粒子または溶融金属成分（金属粒子の溶融で生じた溶融金属）が、電極ａおよび／または電極ｂへと自己集合し、電極ａと電極ｂとを電気的に接続する接続体が形成されると共に、金属粒子の溶融に起因した第１成分と第２成分との接触によって、半導体チップと回路基板との間に熱硬化樹脂層が形成される。従って、本発明のフリップチップ実装方法では、金属粒子を構成する金属成分による「はんだ接続」と、熱硬化樹脂による「アンダーフィル樹脂の形成」とを併せて行うことができる。

本発明のフリップチップ実装方法で用いられる組成物は、上述のように比較的長い「ポットライフ」を有するものであるために、常温等での保存安定性が改善され、フリップチップ実装時の作業性が大きく改善される。

好ましくは、工程（ｉｉｉ）において、複数の半導体チップを組成物に配置することが好ましい。また、工程（ｉ）で用意される回路基板は、プリント配線板、セラミック基板、ガラス基板または半導体ウエハであってもよい。

また、本発明では、上記組成物を用いたバンプ実装方法も提供される。かかるバンプ実装方法は、
回路基板の複数の電極（または「電極端子」）にバンプを形成する方法であり、
（ｉ）複数の電極が形成された回路基板、および、離型性カバーを用意する工程、
（ｉｉ）前記回路基板の電極が形成された面Ａに、バンプ形成用組成物を供給する工程、
（ｉｉｉ）前記組成物上に離型性カバーを配置する工程、
（ｉｖ）前記回路基板を加熱して、金属粒子を構成する金属成分からバンプを前記電極上に形成し、前記回路基板と前記離型性カバーとの間に熱硬化樹脂層を形成する工程、ならびに
（ｖ）前記離型性カバーを熱硬化樹脂層から取り除く（または剥離する）工程
を含んで成る。
かかるバンプ実装方法では、対流で流動化した金属粒子または溶融金属成分（金属粒子の溶融で生じる溶融金属）が、電極へと自己集合してバンプが形成されると共に、金属粒子の溶融に起因した第１成分と第２成分との接触によって、回路基板と離型性カバーとの間に熱硬化樹脂層が形成される。工程（ｉ）で用意される回路基板は、プリント配線板、セラミック基板、ガラス基板または半導体ウエハであってもよい。

本発明のバンプ実装方法では、回路基板の表面にアスペクト比の大きなはんだバンプを形成し易く、ファインピッチのはんだバンプを形成し易い。また、バンプの形成工程自体を大幅に簡略化することができる。更に、熱硬化樹脂層によって、バンプを除く領域が保護されるので、信頼性の向上も図れる。

本発明のバンプ形成方法のある好適な実施形態では、工程（ｉ）と工程（ｉｉ）との間にて、電極が設けられた領域を除く回路基板の面Ａに離型剤を供給して離型剤層を形成する工程を更に含んでおり、
工程（ｖ）で、離型性カバーを熱硬化樹脂層から取り除くだけでなく、熱硬化樹脂層および離型剤層をも回路基板から取り除く。

また、本発明のバンプ形成方法のある好適な実施形態では、工程（ｉ）で用意する離型性カバーの面Ｂには、回路基板の電極に対応して複数のランドが形成されていると共に、そのランドを除いた領域に離型剤層が形成されており、
工程（ｉｉｉ）では、ランドと電極とがそれぞれ対向するように、離型性カバーが組成物上に配置され、
工程（ｉｖ）では、金属粒子または溶融金属成分（金属粒子の溶融で生じた溶融金属）が、ランドおよび／または電極へと自己集合し、電極とランドとを接続するバンプが形成され、また
工程（ｖ）では、バンプにランドを残した状態で離型性カバーおよび離型剤層を取り除くことを行う。この場合、熱硬化樹脂層によってバンプを除く領域が保護されるので接続信頼性が向上する一方、熱硬化樹脂層から上方へと突出したバンプを実装に用いることができる。なお、突出した領域を除くバンプの外周部は熱硬化樹脂に包まれているのでファインピッチのバンプを形成することもできる。

バンプ形成方法の工程（ｉ）で用意する離型性カバーは、後で熱硬化樹脂層から確実に剥離されるように、
ガラスから成る板状物、
セラミックから成る板状物、または
熱硬化樹脂に対して離型性を有する材料がコーティングされた板状物、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーンオイル、無機酸化物、無機窒化物および無機窒化酸化物から成る群から選択される少なくとも１種以上の材料がコーティングされた板状物
であることが好ましい。

同様にして、バンプ形成方法の工程（ｉ）と工程（ｉｉ）との間で形成され得る離型剤層は、後の剥離が確実に行われるように、熱硬化樹脂に対して離型性を有する材料から形成されていることが好ましく、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーンオイル、無機酸化物、無機窒化物および無機窒化酸化物から選択される少なくとも１種以上の材料から成る離型剤を塗布して得られる離型剤層であることが好ましい。

尚、本発明の製造方法を用いると、上記方法でバンプが形成された半導体ウエハを複数の個片に分割することによって半導体パッケージが得られる。つまり、本発明のバンプ形成方法を用いると、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）を容易に得ることができる。

フリップチップ実装用またはバンプ形成用の組成物では、第２成分中に分散する少なくとも一部の金属粒子が第１成分を内蔵していることに起因した有利な効果が奏される。具体的には、組成物をフリップチップ実装またはバンプ実装に用いた場合、金属粒子が溶融して始めて第１成分と第２成分との硬化反応が開始されるため、加熱の初期段階では、組成物の粘度が抑えられている。従って、加熱の初期段階では、対流添加剤または熱による浮力等に起因した対流が抑制されることなく、組成物中で金属粒子が円滑に流動することができる。

つまり、熱硬化樹脂（例えばエポキシ樹脂）の主剤と硬化剤とが予め混ぜられた混合物を使用した従来技術の場合では、かかる混合物のポットライフが短く、回路基板への塗布段階または回路基板の加熱の初期段階で硬化反応が既に開始されており粘度が上昇しているので、対流の発生が阻害され、金属粒子の自己集合等が阻害される可能性があったが、本発明では、金属粒子が溶融して始めて硬化反応が開始されるため、加熱の開始から硬化反応の完了までに至る時間を長く維持することができ、その結果、金属粒子を電極または電極間へ自己集合させるのに充分な対流を発生させることができる。

このように金属粒子が効率よく電極または電極間へ自己集合するので、本発明のフリップチップ実装法またはバンプ形成法では、電極以外または電極間以外の領域に残存する金属粒子を減らすことができる。従って、半導体チップの電極と回路基板の電極との短絡が防止され、電極間を信頼性良く接続することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。同様の要素については、同様の符号を付し、説明を省略する場合がある。

（金属粒子分散組成物）
まず、フリップチップ実装用またはバンプ形成用の金属粒子分散組成物について説明する。金属粒子分散組成物は、第１成分、第２成分、金属粒子および対流添加剤を含んで成る。第２成分は、連続相として機能し得、金属粒子が第２成分中に分散して含まれる。対流添加剤は、第２成分と混ぜられた形態で存在するが、対流添加剤が液状である場合には第２成分と共に連続相を形成し得るが、固形状または粉末状等の場合には第２成分に分散した形態で存在し得る。第１成分は、少なくとも一部の金属粒子に内蔵されて存在する。

（金属粒子）
少なくとも一部の金属粒子は、そのコア領域に第１成分を含んで成ることが好ましい。つまり、金属粒子は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、金属層２に覆われた領域に第１成分３ａが含まれた金属粒子１、および、全てが金属成分から成る金属粒子１’から成る。第１成分と第２成分とから熱硬化樹脂を形成するので、形成すべき熱硬化樹脂の量に応じて第１成分の量が決められる一方、金属粒子を構成する金属成分の量は、形成すべきバンプまたは接続体の量によって決められる。従って、場合によっては、全ての金属粒子が上記金属粒子１となった態様も考えられる。

金属粒子１，１’を構成する金属成分の量が組成物に対して０．５体積％よりも少ないと、フリップチップ実装方法に際して電極間で充分な接続体が得られず、接続不良の原因となり得る。その一方で、金属粒子１および１’を構成する金属成分の量が組成物に対して３０体積％よりも多くなると、接続体形成に使われずに残存する金属成分が増加し、隣接する接続体間でショート不良が発生し易くなる。従って、金属粒子１および１’を構成する金属成分の量は、組成物中に０．５〜３０体積％含まれることが好ましい。

金属粒子１，１’を構成する金属成分（即ち、金属粒子１’および金属層２を構成する成分）としては、Ｐｂ−Ｓｎ合金など常套のはんだ材料を用いることができるが、環境問題に鑑みて最近開発されたはんだ材料、例えば、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｚｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金またはＳｎ−Ｓｂ系合金などを用いてもかまわない。なお、金属粒子１，１’を構成する金属成分が、はんだ材料である場合には、かかる金属粒子１，１’を「はんだ粒子」と呼ぶこともできる。

なお、金属粒子１，１’を構成する金属成分は、フリップチップ実装法またはバンプ形成法に適した融点を有していることが好ましい。例えば、金属粒子１，１’を構成する金属成分は、第１成分と第２成分との混合物の硬化反応開始温度（Ｔ_０）よりも高い融点を有しており、より好ましくは、第１成分と第２成分との混合物の硬化反応開始温度（Ｔ_０）と硬化反応ピーク温度（Ｔ_１）との間に融点を有している。硬化反応開始温度（Ｔ_０）とは、図１Ｃに示すように、第１成分と第２成分との混合物を示差走査熱量測定して得られるＤＳＣ曲線において、発熱ピークへと立ち上がる曲線部分の変曲点Ｐでの接線とベースラインとが交わるポイントにおける温度である。同様に、硬化反応ピーク温度（Ｔ_１）とは、第１成分と第２成分との混合物を示差走査熱量測定して得られるＤＳＣ曲線の発熱ピークにおける温度である。なお、ここでいう「示差走査熱量測定」とは、示差走査熱量計（セイコー・インスツル株式会社製、型式：ＤＳＣ２２０）を用いた示差走査熱量測定であり、アルミニウム製のサンプルパンに前記混合物を入れ、１０℃／分の昇温速度で室温より昇温させる条件下で行ったものである。

（第１成分）
第１成分３ａとしては、一般的な熱硬化樹脂の形成に用いられる硬化剤または硬化促進剤が好ましい。例えば、第１成分３ａは、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、有機過酸化物および多塩基酸から成る群から選択される少なくとも１種以上の硬化剤であることが好ましい。

（金属粒子の製造方法）
次に、金属粒子１の製造法について説明する。本発明に係る金属粒子１の製造方法については特に制限はなく、粒子状の金属に第１成分を内蔵できるものであれば、いずれの製造方法でも用いることができる。なお、例えば以下の２つの製造方法を用いて金属粒子１を製造してもよい。
（イ）線引加工による方法
図１Ｄに、線引加工による金属粒子１の製造方法の模式図を示す。まず、図１Ｄ（ａ）に示すように、第１成分３ａを堆積させた円筒状の金属部材２０を作製する。そして、図１Ｄ（ｂ）に示すように、円筒状の金属部材２０を線引加工する。線引加工は、ダイスにはんだを通して引っ張って細く絞り出す加工方法である。次いで、細くなった線状の金属部材２０を所望の長さで更に細く絞り（図１Ｄ（ｃ）参照）、その絞り部で切断する（図１Ｄ（ｄ）参照）。その後、必要に応じて、切断して得られた部材を球状に加工することによって、金属粒子１を得ることができる（図１Ｄ（ｅ）参照）。
（ロ）エンボス加工による方法
この方法は、第１金属板上に第１成分を塗布して固定させた後、その上に第２金属板を配置し、次いで、エンボス加工したプレス機で金属板同士を圧接させ、同時に切断する方法である。かかる方法でも金属粒子１を得ることができる。

（第２成分）
第２成分は、第１成分と接触して熱硬化樹脂を形成するものであれば、いずれの種類の成分であってよい。好ましくは、第２成分は、一般的な熱硬化樹脂の形成に用いられる主剤である。例えば、第２成分は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂およびシアネート樹脂から成る群から選択される少なくとも１種以上の熱硬化樹脂の主剤であることが好ましい。なお、組成物がペースト状またはシート状の形態を有することが望ましい場合には、粘度の高い第２成分を選択することが好ましい。

第１成分が、熱硬化樹脂の硬化剤または硬化促進剤であり、第２成分が熱硬化樹脂の主剤であることが好ましいものの、逆の態様となってもかまわない。即ち、第１成分が、熱硬化樹脂の主剤であり、第２成分が熱硬化樹脂の硬化剤または硬化促進剤であってもかまわない。

更に、第２成分は、金属粒子の溶融後に硬化が開始または促進する材料であってもかまわない。

（組成物に含まれる対流添加剤）
対流添加剤は、加熱されることによって、組成物の内部に対流を発生させるものであれば、いずれの種類の対流添加剤であってよい。好ましくは、対流添加剤は、加熱で沸騰してガス化するもの又は加熱で分解してガスを放出するものであり、例えば、キシレン、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール、酢酸ブチル、テトラクロルエチレン、メチルイソブチルケトン、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチレングリコール、水酸化アルミニウム、ドーソナイト、メタホウ酸アンモニウム、メタホウ酸バリウムおよび炭酸水素ナトリウムから成る群から選択される少なくとも１種以上の物質であることが好ましい。

かかる対流添加剤は、フリップチップ実装法またはバンプ形成法に適した物性を有していることが好ましい。例えば、対流添加剤は、第１成分と前記第２成分との混合物の硬化反応開始温度（Ｔ_０）と硬化反応ピーク温度（Ｔ_１）との間にて、沸点を有する又は分解してガスを生じるものが好ましい。上記と同様、硬化反応開始温度（Ｔ_０）とは、図１Ｃに示すように、第１成分と第２成分との混合物を示差走査熱量測定して得られるＤＳＣ曲線において、発熱ピークへと立ち上がる曲線部分の変曲点Ｐでの接線とベースラインとが交わるポイントにおける温度である。また、硬化反応ピーク温度（Ｔ_１）とは、第１成分と第２成分との混合物を示差走査熱量測定して得られるＤＳＣ曲線の発熱ピークにおける温度である。なお、ここでいう「示差走査熱量測定」も、示差走査熱量計（セイコー・インスツル株式会社製、型式：ＤＳＣ２２０）を用いた示差走査熱量測定であり、アルミニウム製のサンプルパンに前記混合物を入れ、１０℃／分の昇温速度で室温より昇温させる条件下で行ったものである。

第１実施形態
以下、図２Ａ（ａ）〜（ｄ）を参照して、上述の組成物を用いた第１実施形態に係るフリップチップ実装方法について詳細に説明する。図２Ａは、第１実施形態に係る本発明のフリップチップ実装方法の工程断面図を示している。図面では、金属層２に覆われたコア領域に第１成分３ａが内蔵された金属粒子１を二重丸（◎）で表し、第１成分が内蔵されておらず全てが金属成分から成る金属粒子１’を一重丸（○）で表している。対流添加剤は図示していない。

第１実施形態は、金属粒子１’および金属層２を構成する金属成分としてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕから成るはんだ材料、第１成分３ａとしてジシアンジアミド（硬化剤）、第２成分３ｂとしてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（主剤）、対流添加剤として酢酸ブチルを用いた場合の実施形態である。

まず、図２Ａ（ａ）に示すように、複数の電極５（即ち、電極ｂ）が設けられた回路基板６の面に金属粒子分散組成物４を塗布する。次いで、電極７（即ち、電極ａ）が設けられた半導体チップ８を組成物４の表面に当接するように配置する。その際、半導体チップ８の複数の電極７が回路基板６の複数の電極５とそれぞれ対向するように配置する。

次いで、図２Ａ（ｂ）に示すように、回路基板６を加熱する。温度が上昇すると、第２成分３ｂの粘度が低下し、金属粒子１，１’の流動化が可能になる。また、温度上昇に伴って、対流添加剤（ブチルカルビトール）が沸騰、蒸発してガス９が発生する。かかるガス９は、外部へ抜け出すために組成物の内部にて矢印Ａに示すような対流を発生させ、金属粒子１，１’を流動化させる。

流動化した金属粒子１，１’は、半導体チップ８の電極７および回路基板６の電極５の濡れ性が高いため、図２Ａ（ｃ）に示すように、半導体チップ８の電極７と回路基板６の電極５との間に自己集合する。

次いで、温度上昇に起因して、金属粒子１，１’を構成する金属成分が溶融すると、溶融金属成分が半導体チップ８の電極７と回路基板６の電極５との間を接続すべく成長し始める。溶融に際しては、金属粒子１の金属層２が溶融するので、内蔵されていた第１成分３ａ（ジシアンジアミド）が第２成分３ｂ（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）中へと放出される。そして、第１成分３ａと第２成分３ｂとが接触すると、第１成分３ａと第２成分３ｂとの硬化反応が開始されるので、熱硬化樹脂３ｃの形成が開始されて組成物の粘度が上昇し始める。つまり、金属粒子１，１’が流動化している間では、硬化反応が始まってないため、組成物４の粘度は加熱の初期段階では低く抑えられており、金属粒子１，１’の自己集合が阻害されないようになっている。

回路基板６の電極５と半導体チップ８の電極７との間で金属成分が充分に成長すると、図２Ａ（ｄ）に示すように、電極５と電極７との間を電気的に接続する接続体１０が形成されることになる。そして、第１成分３ａと第２成分３ｂとの硬化反応が完了すると、回路基板６と半導体チップ８との間で熱硬化樹脂層３ｃが形成され、回路基板６と半導体チップ８とが機械的に接着されることになる。

このように、かかる第１実施形態に係るフリップチップ実装方法では、金属成分を用いた「はんだ接続」と、熱硬化樹脂を用いた「アンダーフィル樹脂の形成」とを併せて行うことができる。

上述の第１実施形態では、金属粒子１，１’が半導体チップ８の電極７と回路基板６の電極５との間に自己集合した後に金属粒子１，１’が溶融する態様であった。しかしながら、金属粒子１，１’の自己集合に悪影響がないのであれば、図２Ｂ（ａ）〜（ｄ）に示すように、流動化している段階で、金属粒子１，１’が溶融してもかまわない（特に図２Ｂ（ｃ）参照）。かかる場合、金属粒子１，１’および溶融金属成分の流動化・自己集合と並行して、第１成分と第２成分との硬化反応が進行することになる。

第２実施形態
次に、図３Ａ（ａ）〜（ｆ）を参照して、上述の組成物を用いた第２実施形態に係る本発明のバンプ形成方法について説明する。図３Ａ（ａ）〜（ｆ）は、かかるバンプ形成方法の工程断面図を示している。

第２実施形態は、金属粒子２１’および金属層２２を構成する金属成分としてＰｂ−Ｓｎ系合金から成るはんだ材料、第１成分２３ａとして鎖状脂肪族アミンのエチレンジアミン（硬化剤）、第２成分２３ｂとしてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を主成分とする樹脂（主剤）、対流添加剤としてブチルカルビトールとイソブチルアルコールとの混合液を用いた場合の実施形態である。

まず、図３Ａ（ａ）に示すように、回路基板２６の電極２５が形成されている面（面Ａ）に金属粒子分散組成物２４を塗布する。

次いで、図３Ａ（ｂ）に示すように、ポリプロピレン樹脂などから成る板状物の離型性カバー２７を金属粒子分散組成物２４に当接させる。

そして、図３Ａ（ｃ）に示すように、回路基板２６を加熱する。温度が上昇すると、第２成分２３ｂ（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂）の粘度が低下し、金属粒子２１，２１’の流動化が可能になる。また、温度上昇に伴って、対流添加剤（ブチルカルビトールとイソブチルアルコールとの混合液）が沸騰、蒸発してガス２８が発生する。かかるガス２８は、外部へ抜け出すために組成物の内部にて矢印Ａに示すような対流を発生させ、金属粒子２１，２１’を流動化させる。

流動化した金属粒子２１，２１’は、回路基板２６の電極２５の濡れ性が高いため、図３Ａ（ｄ）に示すように、回路基板２６の電極２５の表面に自己集合する。

次いで、温度上昇に起因して、金属粒子２１，２１’を構成する金属成分が溶融すると、溶融金属成分が回路基板２６の電極２５から離型性カバー２７の表面へと成長し始める。溶融に際しては、金属粒子２１の金属層２２が溶融するので、内蔵されていた第１成分２３ａ（エチレンジアミン）が第２成分２３ｂ（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂）中へと放出される。そして、第１成分２３ａと第２成分２３ｂとが接触すると、第１成分２３ａと第２成分２３ｂとの硬化反応が開始されるので、熱硬化樹脂２３ｃの形成が開始されて組成物の粘度が上昇し始める。つまり、金属粒子２１，２１’が流動化している間では、硬化反応が始まってないため、組成物２４の粘度が加熱の初期段階では低く抑えられており、金属粒子２１，２１’の自己集合が阻害されないようになっている。言い換えれば、第１成分と第２成分との硬化反応が進行する頃には、溶融金属成分が電極２５の表面から既に成長していることになる。

溶融金属成分が回路基板２６の電極２５から離型性カバー２７の表面まで充分に成長すると、図３Ａ（ｅ）に示すように、バンプ（はんだバンプ）２９が最終的に得られることになる。そして、第１成分２３ａと第２成分２３ｂとの硬化反応が完了すると、回路基板２６と離型性カバー２７との間で熱硬化樹脂層２３ｃが得られることになる。

次いで、離型性カバー２７を熱硬化樹脂層２３ｃから剥離する。用いられる離型性カバー２７は、熱硬化樹脂に対して接着性を持たないポリプロピレン樹脂などから成る板状物であるために、熱硬化樹脂層２３ｃから離型性カバー２７を容易に剥離することができ、図３Ａ（ｆ）に示すようなバンプ（はんだバンプ）２９が形成された回路基板２６を最終的に得ることができる。

なお、図示しないが、得られた回路基板２６に半導体チップをフリップチップ接続する場合には、かかるフリップチップ接続の前に、回路基板２６から熱硬化樹脂層２３ｃを除去してもよい。

上述した第２実施形態では、金属粒子２１，２１’が回路基板２６の電極２５へと自己集合した後に金属粒子２１、２１’が溶融する態様であった。しかしながら、第２実施形態と同様、金属粒子２１，２１’の自己集合に悪影響がないのであれば、図３Ｂ（ａ）〜（ｆ）に示すように、流動化している段階で、金属粒子２１，２１’が溶融してもかまわない（特に図３Ｂ（ｄ）参照）。かかる場合、金属粒子２１，２１’および溶融金属成分の流動化・自己集合と並行して、第１成分と第２成分との硬化反応が進行することになる。

第３実施形態
図４（ａ）〜（ｇ）を参照して、上述の組成物を用いた第３実施形態に係る本発明のバンプ形成方法について説明する。図４（ａ）〜（ｇ）は、かかるバンプ形成方法の工程断面図を示している。

第３実施形態は、金属粒子３１’および金属層３２を構成する金属成分としてＰｂ−Ｓｎ系合金から成るはんだ材料、第１成分３３ａとして無水フタル酸、第２成分３３ｂとしてグリセリンを主成分とする化合物、対流添加剤としてメタホウ酸アンモニウムを用いた場合の実施形態である。

まず、図４（ａ）に示すように、電極２５が設けられた領域を除く回路基板２６の面（面Ａ）に、シリコーンオイルなどの離型剤を塗布して離型剤層３５を形成する。次いで、金属粒子分散組成物３４を電極２５および離型剤層３５に対して塗布する。

次いで、図４（ｂ）に示すように、シリコーン樹脂などから成る板状物の離型性カバー２７を金属粒子分散組成物３４に当接させる。

そして、図４（ｃ）に示すように、回路基板２６を加熱する。温度が上昇すると、第２成分３３ｂ（グリセリンを主成分とする化合物）の粘度が低下し、金属粒子３１，３１’の流動化が可能になる。また、温度上昇に伴って、対流添加剤（メタホウ酸アンモニウム）が分解してガス３６を発生させる。かかるガス３６は、外部へ抜け出すために第２成分３３ｂの組成物の内部にて矢印Ａに示すような対流を発生させ、金属粒子３１，３１’を流動化させる。

流動化した金属粒子３１，３１’は、回路基板２６の電極２５の濡れ性が高いため、図４（ｄ）に示すように、回路基板２６の電極２５の表面に自己集合する。

次いで、温度上昇に起因して、金属粒子３１，３１’を構成する金属成分が溶融すると、回路基板２６の電極２５から離型性カバー２７の表面へと溶融金属成分が成長し始める。溶融に際しては、金属粒子３１の金属層３２が溶融するので、内蔵されていた第１成分３３ａ（無水フタル酸）が第２成分３３ｂ（グリセリンを主成分とする化合物）中へと放出される。そして、第１成分３３ａと第２成分３３ｂとが接触すると、第１成分３３ａと第２成分３３ｂとの硬化反応が開始されるので、熱硬化樹脂３３ｃの形成が開始されて組成物の粘度が上昇し始める。つまり、金属粒子３１，３１’が流動化している間では、硬化反応が始まっていないため、組成物３４の粘度が加熱の初期段階では低く抑えられており、金属粒子３１，３１’の自己集合が阻害されないようになっている。言い換えると、第１成分３３ａと第２成分３３ｂとの硬化反応が進行する頃には、溶融金属成分が電極２５の表面から既に成長していることになる。

回路基板２６の電極２５上で金属成分が充分に成長すると、図４（ｅ）に示すようなバンプ（はんだバンプ）２９が最終的に得られることになる。そして、熱硬化樹脂の硬化が完了した後に冷却に付すと、回路基板２６と離型性カバー２７との間で熱硬化樹脂層３３ｃが得られることになる。

次いで、離型性カバー２７を熱硬化樹脂層３３ｃから剥離する（図４（ｆ）参照）と共に、熱硬化樹脂層３３ｃおよび離型剤層３５を取り除くことによって、回路基板２６上にバンプ２９のみを残した構成の回路基板２６を得ることができる（図４（ｇ）参照）。

第４実施形態
図５（ａ）および（ｂ）に、第４実施形態に係るバンプ形成方法で用いる離型性カバー４１の平面図および断面図をそれぞれ示す。図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。また、図５（ｃ）には、その離型性カバー４１に対応して用意される回路基板２６の断面図を示す。図６は、第４実施形態に係るバンプ形成方法の主要な工程を示した断面図である。

第４実施形態は、金属粒子５１’および金属層５２を構成する金属成分としてＳｎ−Ｚｎ系合金から成るはんだ材料、第１成分５３ａとして過酸化ベンゾイル、第２成分５３ｂとしてグリコールと無水マレイン酸と３級アミン（硬化促進剤）から成る混合物、対流添加剤として炭酸水素ナトリウムを用いた場合の実施形態である。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、離型性カバー４１の面Ｂには、図５（ｃ）に示す回路基板２６の複数の電極２５と対応する位置に銅（Ｃｕ）やスズ（Ｓｎ）等から成るランド４２が形成されている。また、そのランド４２を除く離型性カバー４１の面Ｂには、エポキシ樹脂などの熱硬化樹脂に対して接着性を有しない離型剤が塗布されて離型剤層４３が形成されている。

まず、図６（ａ）に示すように、電極２５が形成された回路基板２６の面（面Ａ）に金属粒子分散組成物５４を塗布する。

そして、図６（ｂ）に示すように、ランド４２および離型剤層４３が形成された離型性カバー４１を金属粒子分散組成物５４に当接させる。その際、各々のランド４２が回路基板２６の電極２５とそれぞれ対向するように離型性カバー４１を配置する。

次いで、図６（ｃ）に示すように、回路基板２６を加熱する。温度が上昇すると、第２成分５３ｂの粘度が低下し、金属粒子５１，５１’の流動化が可能になる。また、温度上昇に伴って、対流添加剤（炭酸水素ナトリウム）が分解してガス５５を発生させる。かかるガス５５は、外部へ抜け出すために組成物の内部にて矢印Ａに示すような対流を発生させ、金属粒子５１，５１’を流動化させる。

流動化した金属粒子５１，５１’は、電極２５およびランド４２の濡れ性が高いために、図６（ｄ）に示すように、電極２５とランド４２との間に自己集合する。

次いで、温度上昇に起因して、金属粒子５１，５１’を構成する金属成分が溶融すると、溶融金属成分は電極２５とランド４２との間を接続すべく成長し始める。金属粒子５１の金属層５２が溶融すると、内蔵されていた第１成分５３ａ（過酸化ベンゾイル）が第２成分５３ｂ（グリコールと無水マレイン酸と３級アミン）中へと放出されるので、第１成分５３ａと第２成分５３ｂとが接触し、熱硬化樹脂５３ｃの形成が開始されることになる。

電極２５とランド４２との間で溶融金属成分が充分に成長すると、最終的には図６（ｅ）に示すように、電極２５とランド４２との間を電気的に接続するバンプ本体５６が得られることになる。また、第１成分５３ａと第２成分５３ｂとの硬化反応が完了すると、回路基板２６と離型性カバー４１との間に熱硬化樹脂層５３ｃが得られることになる。

熱硬化樹脂層５３ｃが形成された後、離型性カバー４１および離型剤層４３を熱硬化樹脂５３ｃから剥離する。この際、バンプ本体５６が溶融状態を依然有していれば、ランド４２を残した状態で離型性カバー４１および離型剤層４３を剥離することができる。その結果、図６（ｆ）に示すように、熱硬化樹脂層５３ｃから突き出た高さが均一の突出部５７を備えたバンプ５８（はんだバンプ）を得ることができる。

なお、引き続いて行われる半導体チップとのフリップチップ実装工程では、熱硬化樹脂層５３ｃを接合間隔規制材として利用できるので、接合の信頼性に優れたフリップチップ実装が可能となる。

図５（ｂ）に示すように、離型性カバー４１に形成されたランド４２の厚さと離型剤層４３の厚さとが略等しい場合には、熱硬化樹脂層５３ｃとして硬化収縮度の大きいものを選択することが好ましい。

なお、離型剤層４３の厚さは、図７に示すように、ランド４２の厚さよりも大きく設けてもよい。離型剤層４３の厚さがランド４２の厚さより大きいと、バンプ５８の突出部５７をより高くできる。

本実施形態では、第１成分と第２成分とから不飽和ポリエステル樹脂が形成される組成物を用いた実施形態であるが、第１実施形態のようなエポキシ樹脂が形成される組成物を用いた場合であっても同様にバンプを形成することができる。

第５実施形態
本実施形態のバンプ形成方法は、半導体ウエハの回路素子に設けられた電極上にバンプを形成すると共に、バンプ形成面を除く領域を樹脂層で保護する方法である。かかるバンプ形成法により、チップサイズパッケージを実現することが可能となる。以下、図８および図９を用いて、より詳細に説明する。

図８は、第５実施形態に係るバンプ形成方法の主要な工程を示した断面図である。また、図９は、図８（ｄ）に示す半導体ウエハから得られる半導体パッケージを示した断面図である。

本実施形態で用いる金属粒子分散組成物は、第２実施形態で用いた金属粒子分散組成物２４と同一のものである。

まず、図８（ａ）に示すように、電極６１が形成されている半導体ウエハ６２の面に金属粒子分散組成物２４を塗布する。この際、金属粒子分散組成物２４は図示するように電極６１が形成されている領域とその周辺領域にだけ塗布する。

そして、図８（ｂ）に示すように、ポリプロピレン樹脂などから成る板状物の離型性カバー６３を金属粒子分散組成物２４に当接させる。半導体ウエハ６２とほぼ同じ大きさの離型性カバー６３を用いることが作業上望ましいが、個々の回路素子領域ごとに離型性カバー６３を分割して用いてもよい。

次いで、第２実施形態と同様に加熱操作などを行って、図８（ｃ）に示すようなバンプ（はんだバンプ）２９を電極６１上に形成した後、離型性カバー６３を剥離する（図８（ｄ）参照）。

図８（ｄ）に示すような形態が得られた後、ダイシングライン６４に沿って半導体ウエハをダイシングすると、図９に示すようにチップサイズの半導体パッケージ６５を得ることができる。この半導体パッケージ６５が通常のフリップチップ実装方式で回路基板等に実装されると、従来よりも小型の電子回路基板が実現される。

なお、本実施形態で用いる離型性カバー６３としては、第４実施形態で用いたような離型性カバー４１を用いることができることを理解されよう。

第６実施形態
本実施例は、第５実施形態の変更例である。図１０に、第６実施形態に係るバンプ形成方法の主要な工程の断面図を示す。図１１に、図１０（ｄ）に示す半導体ウエハから得られる半導体パッケージの断面図を示す。

第５実施形態では、電極６１の形成されている領域とその周辺領域にだけ金属粒子分散組成物２４が塗布された態様であったが、第６実施形態では、そのような領域に限らず、図１０（ｄ）に示すように半導体ウエハの略全領域に金属粒子分散組成物２４を塗布する形態である。なお、全ての電極６１が金属粒子分散組成物２４で覆われていれば、金属粒子分散組成物２４の塗布領域に特に制限はない。

得られた半導体ウエハをダイシングする際は、図１０（ｄ）に示すようなダイシングライン６４に沿ってすることが好ましい。これにより、図１１に示すようなチップサイズの半導体パッケージ６６を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されず種々の変更が可能であることに留意されたい。

例えば、回路基板上にペースト状の金属粒子分散組成物を塗布する形態のみならず、金属粒子分散組成物が予め半硬化状態にされたシート状形態の組成物を回路基板と半導体チップとの間に挟んで使用する形態も可能である。また、硬化剤と主剤との硬化反応が比較的穏やかに進行する組合せ（硬化剤と主剤との組合せ）を選択する場合には、フリップチップ実装用またはバンプ形成用の組成物において、第１成分として硬化剤と主剤とから成る混合物を選択し、第２成分として硬化促進剤を選択することもできる。この場合、金属粒子が溶融して第１成分と第２成分とが接触した時点から硬化反応がより急速に進行することになる。

なお、上述のような本発明は、次の態様を包含している：
第１の態様： 第１成分、第２成分、金属粒子および対流添加剤を含んで成る組成物であって、
前記第２成分中には、前記金属粒子が分散すると共に前記対流添加剤が含まれており、
前記金属粒子の少なくとも一部が前記第１成分を内蔵しており、加熱に起因して前記金属粒子が溶融すると、前記第１成分と前記第２成分とが接触して熱硬化樹脂を形成し、また
前記対流添加剤は、加熱されて気体を発生することを特徴とする組成物。
第２の態様：上記第１の態様において、前記第１成分が、熱硬化樹脂の形成に用いられる硬化剤または硬化促進剤であり、前記第２成分が熱硬化樹脂の形成に用いられる主剤であることを特徴とする組成物。
第３の態様：上記第２の態様において、前記硬化剤が、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、有機過酸化物および多塩基酸から成る群から選択される少なくとも１種以上の物質であり、
前記主剤が、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂およびシアネート樹脂から成る群から選択される少なくとも１種以上の物質であることを特徴とする組成物。
第４の態様：上記第１〜３の態様のいずれかにおいて、前記金属粒子を構成する金属成分が、Ｓｎ−Ｐｂ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｚｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金およびＳｎ−Ｓｂ系合金から成る群から選択される少なくとも１種以上の合金であることを特徴とする組成物。
第５の態様：上記第１〜４の態様のいずれかにおいて、前記対流添加剤が、キシレン、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール、酢酸ブチル、テトラクロルエチレン、メチルイソブチルケトン、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチレングリコール、水酸化アルミニウム、ドーソナイト、メタホウ酸アンモニウム、メタホウ酸バリウムおよび炭酸水素ナトリウムから成る群から選択される少なくとも１種以上の物質であることを特徴とする組成物。
第６の態様：上記第１〜５の態様のいずれかにおいて、前記気体によって、前記組成物の内部に対流が発生することを特徴とする組成物。
第７の態様：上記第１〜６の態様のいずれかにおいて、ペースト状またはシート状の形態を有することを特徴とする組成物。
第８の態様：上記第１〜７の態様のいずれかにおいて、前記金属粒子を構成する金属成分が、前記組成物中に０．５〜３０体積％含まれることを特徴とする組成物。
第９の態様：上記第１〜８の態様のいずれかにおいて、前記金属粒子を構成する金属成分が、前記第１成分と前記第２成分との混合物の硬化反応開始温度と硬化反応ピーク温度との間にて融点を有することを特徴とする組成物。
第１０の態様：上記第１〜９の態様のいずれかにおいて、前記対流添加剤が、前記第１成分と前記第２成分との混合物の硬化反応開始温度と硬化反応ピーク温度との間にて、沸点を有する又は分解してガスを生じることを特徴とする組成物。
第１１の態様： 半導体チップと回路基板とを電気的に接続するフリップチップ実装方法であって、
（ｉ）複数の電極ａが形成された半導体チップ、および、複数の電極ｂが形成された回路基板を用意する工程、
（ｉｉ）前記回路基板の電極ｂが形成された面に、上記第１〜１０の態様のいずれかの組成物を供給する工程、
（ｉｉｉ）前記電極ａと前記電極ｂとがそれぞれ対向するように、前記半導体チップを前記組成物上に配置する工程、ならびに
（ｉｖ）前記回路基板を加熱して、金属粒子を構成する金属成分から前記電極ａと前記電極ｂとを電気的に接続する接続体を形成すると共に、前記半導体チップと前記回路基板との間で熱硬化樹脂層を形成する工程
を含んで成るフリップチップ実装方法。
第１２の態様：上記第１１の態様において、前記工程（ｉｉｉ）では、複数の前記半導体チップを前記組成物上に配置することを特徴とするフリップチップ実装方法。
第１３の態様：上記第１１または１２の態様において、前記工程（ｉ）で用意される回路基板が、プリント配線板、セラミック基板、ガラス基板または半導体ウエハであることを特徴とするフリップチップ実装方法。
第１４の態様： 回路基板の複数の電極にバンプを形成する方法であって、
（ｉ）複数の電極が形成された回路基板、および、離型性カバーを用意する工程、
（ｉｉ）前記回路基板の前記電極が形成された面Ａに、上記第１〜１０の態様のいずれかの組成物を供給する工程、
（ｉｉｉ）前記組成物上に離型性カバーを配置する工程、
（ｉｖ）前記回路基板を加熱して、金属粒子を構成する金属成分からバンプを前記電極上に形成し、前記回路基板と前記離型性カバーとの間で熱硬化樹脂層を形成する工程、ならびに
（ｖ）前記離型性カバーを取り除く工程
を含んで成るバンプ形成方法。
第１５の態様：上記第１４の態様において、前記工程（ｉ）と前記工程（ｉｉ）との間にて、電極が設けられた領域を除く前記回路基板の面Ａに離型剤層を形成する工程を更に含んで成り、
前記工程（ｖ）では、前記離型性カバーのみならず、前記熱硬化樹脂層および前記離型剤層をも取り除くことを特徴とするバンプ形成方法。
第１６の態様：上記第１４の態様において、前記工程（ｉ）で用意する前記離型性カバーの面Ｂには、前記回路基板の電極に対応して複数のランドが形成されていると共に、前記ランドを除いた領域に離型剤層が形成されており、
前記工程（ｉｉｉ）では、前記ランドと前記電極とがそれぞれ対向するように、前記離型性カバーを前記組成物上に配置し、
前記工程（ｉｖ）では、金属粒子を構成する金属成分から前記ランドと前記電極とを接続するバンプを形成し、
前記工程（ｖ）では、前記バンプに前記ランドを残した状態で前記離型性カバーおよび前記離型剤層を取り除くことを特徴とするバンプ形成方法。
第１７の態様：上記第１４〜１６の態様のいずれかにおいて、前記工程（ｉ）で用意される前記回路基板が、プリント配線板、セラミック基板、ガラス基板または半導体ウエハであることを特徴とするバンプ形成方法。
第１８の態様：上記第１４〜１７の態様のいずれかにおいて、前記離型性カバーが、
ガラスから成る板状物、
セラミックから成る板状物、または
シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーンオイル、無機酸化物、無機窒化物および無機窒化酸化物から成る群から選択される少なくとも１種以上の材料がコーティングされた板状物
であることを特徴とするバンプ形成方法。
第１９の態様：上記第１５の態様において、前記離型剤層は、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーンオイル、無機酸化物、無機窒化物および無機窒化酸化物から選択される少なくとも１種以上の材料から構成されることを特徴とするバンプ形成方法。
第２０の態様：前記回路基板としての半導体ウエハに対して上記第１４〜１９の態様の方法でバンプを形成した後、その半導体ウエハを複数の個片に分割することによって得られる半導体パッケージ。
第２１の態様：硬化剤、主剤、硬化促進材、金属粒子および対流添加剤を含んで成る組成物であって、
前記硬化剤と前記主剤とから成る混合物には、前記金属粒子が分散すると共に前記対流添加剤が含まれており、
前記金属粒子の少なくとも一部が前記硬化促進剤を内蔵しており、加熱に起因して前記金属粒子が溶融すると、前記混合物と硬化促進剤とが接触して、前記硬化剤と前記主剤との硬化反応がより促進され、また
前記対流添加剤は、加熱されて気体を発生することを特徴とする組成物。

本発明で用いる金属粒子分散組成物は、半導体チップなどの電子部品を回路基板上に実装する際、硬化反応を開始する前にはんだ材料などを電極間に自己集合させることができるので、対向する電極間以外の領域にはんだ材料が残存することがなく、絶縁性を向上することができる。従って、かかる金属粒子分散組成物を用いるフリップチップ実装法およびバンプ形成法は、短絡が抑えられ好ましい接続信頼性が得られる点で有用である。

関連出願の相互参照

本出願は、日本国特許出願第２００５−０６５２４３号（出願日：２００５年３月９日、発明の名称：「金属粒子分散樹脂組成物およびそれを用いたフリップチップ実装方法とバンプ形成方法」）に基づくパリ条約上の優先権を主張する。当該出願に開示された内容は全て、この引用により、本明細書に含まれるものとする。

図１Ａは、フリップチップ実装用またはバンプ形成用の組成物に含まれる金属粒子（金属層に覆われたコア領域に第１成分を内蔵した金属粒子）の断面図である。 図１Ｂは、フリップチップ実装用またはバンプ形成用の組成物に含まれる金属粒子（第１成分を内蔵しておらず、全てが金属成分から成る金属粒子）の断面図である。 図１Ｃは、第１成分と第２成分との混合物を示差走査熱量測定して得られるＤＳＣ曲線の概念図を示す。 図１Ｄは、金属粒子（金属層に覆われたコア領域に第１成分を内蔵した金属粒子）の製造方法を模式的に示した図である。 図２Ａ（ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態に係る本発明のフリップチップ実装方法を示す工程断面図である。 図２Ｂ（ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態に係る本発明のフリップチップ実装方法を示す工程断面図である。 図３Ａ（ａ）〜（ｆ）は、第２実施形態に係る本発明のバンプ形成方法を示す工程断面図である。 図３Ｂ（ａ）〜（ｆ）は、第２実施形態に係る本発明のバンプ形成方法を示す工程断面図である。 図４（ａ）〜（ｇ）は、第３実施形態に係る本発明のバンプ形成方法を示す工程断面図である。 図５（ａ）および（ｂ）は、第４実施形態に係る本発明のバンプ形成方法に用いる離型性カバーの平面図および断面図（線Ａ−Ａで切り取った断面図）であり、図５（ｃ）は、その離型性カバーに対応して用意される回路基板の断面図である。 図６（ａ）〜（ｆ）は、第４実施形態に係る本発明のバンプ形成方法を示す工程断面図である。 図７は、第４実施形態に係る本発明のバンプ形成方法に用いる離型性カバーの変更例を示した断面図である。 図８（ａ）〜（ｄ）は、第５実施形態に係る本発明のバンプ形成方法を示す工程断面図である。 図９は、図８（ｄ）に示す半導体ウエハをダイシングすることによって得られた半導体パッケージの断面図である。 図１０（ａ）〜（ｄ）は、第６実施形態に係る本発明のバンプ形成方法を示す工程断面図である。 図１１は、図１０（ｄ）に示す半導体ウエハをダイシングすることによって得られた半導体パッケージの断面図である。

１，２１，３１，５１ 金属層に覆われたコア領域に第１成分を内蔵した金属粒子
１’，２１’，３１’，５１’ 全てが金属材料（又ははんだ材料）から成る金属粒子
１” 溶融金属成分（金属粒子１または金属層２が溶融したもの）
２１” 溶融金属成分（金属粒子２１または金属層２２が溶融したもの）
２，２２，３２，５２ 金属層（はんだ材料層）
２０ 円筒状の金属部材
３ａ，２３ａ，３３ａ，５３ａ 第１成分
３ｂ，２３ｂ，３３ｂ，５３ｂ 第２成分
３ｃ，２３ｃ，３３ｃ，５３ｃ 熱硬化樹脂または熱硬化樹脂層
４，２４，３４，５４ フリップチップ実装用またはバンプ形成用の組成物（金属粒子分散組成物）
５，２５ 回路基板の電極（電極ｂ）
６，２６ 回路基板
７ 半導体チップの電極（電極ａ）
８ 半導体チップ
９，２８，３６，５５ 対流添加剤に起因して生じたガス
１０ 接続体（はんだ）
２７，４１，６３ 離型性カバー（離型性蓋材）
２９，５８ バンプ（はんだバンプ）
３５，４３ 離型剤層
４２ ランド
５６ バンプ本体
５７ バンプ頂部を成す突出部
６１ 半導体ウエハの電極
６２ 半導体ウエハ
６４ ダイシングライン
６５，６６ 半導体パッケージ

Claims (10)

1. 半導体チップと回路基板とを電気的に接続するフリップチップ実装方法であって、
   第１成分、第２成分、金属粒子および対流添加剤を含んで成る組成物であって、前記第２成分中には、前記金属粒子が分散すると共に前記対流添加剤が含まれており、前記金属粒子の少なくとも一部が前記第１成分を内蔵しており、加熱に起因して前記金属粒子が溶融すると、前記第１成分と前記第２成分とが接触して熱硬化樹脂を形成し、また、前記対流添加剤は、加熱されて気体を発生することを特徴とする組成物を用いており、
   （ｉ）複数の電極ａが形成された半導体チップ、および、複数の電極ｂが形成された回路基板を用意する工程、
   （ｉｉ）前記回路基板の電極ｂが形成された面に、前記組成物を供給する工程、
   （ｉｉｉ）前記電極ａと前記電極ｂとがそれぞれ対向するように、前記半導体チップを前記組成物上に配置する工程、ならびに
   （ｉｖ）前記回路基板を加熱して、前記金属粒子を構成する金属成分から前記電極ａと前記電極ｂとを電気的に接続する接続体を形成すると共に、前記半導体チップと前記回路基板との間で熱硬化樹脂層を形成する工程
   を含んで成るフリップチップ実装方法。
2. 前記工程（ｉｖ）では、前記対流添加剤を沸騰又は分解させて前記組成物中にガスを発生させ、それによって、前記ガスが前記組成物中を対流することによって前記金属粒子および／または溶融金属成分を前記電極ａおよび／または前記電極ｂの周辺に集合させることを特徴とする、請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
3. 前記工程（ｉｉｉ）において、複数の前記半導体チップを前記組成物上に配置することを特徴とする、請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
4. 前記工程（ｉ）で用意される回路基板が、プリント配線板、セラミック基板、ガラス基板または半導体ウエハであることを特徴とする、請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
5. 回路基板の複数の電極にバンプを形成する方法であって、
   第１成分、第２成分、金属粒子および対流添加剤を含んで成る組成物であって、前記第２成分中には、前記金属粒子が分散すると共に前記対流添加剤が含まれており、前記金属粒子の少なくとも一部が前記第１成分を内蔵しており、加熱に起因して前記金属粒子が溶融すると、前記第１成分と前記第２成分とが接触して熱硬化樹脂を形成し、また、前記対流添加剤は、加熱されて気体を発生することを特徴とする組成物を用いており、
   （ｉ）複数の電極が形成された回路基板、および、離型性カバーを用意する工程、
   （ｉｉ）前記回路基板の前記電極が形成された面Ａに、前記組成物を供給する工程、
   （ｉｉｉ）前記組成物上に離型性カバーを配置する工程、
   （ｉｖ）前記回路基板を加熱して、前記金属粒子を構成する金属成分からバンプを前記電極上に形成し、前記回路基板と前記離型性カバーとの間で熱硬化樹脂層を形成する工程、ならびに
   （ｖ）前記離型性カバーを取り除く工程
   を含んで成るバンプ形成方法。
6. 前記工程（ｉ）と前記工程（ｉｉ）との間にて、電極が設けられた領域を除く前記回路基板の面Ａに離型剤層を形成する工程を更に含んで成り、
   前記工程（ｖ）では、前記離型性カバーのみならず、前記熱硬化樹脂層および前記離型剤層をも取り除くことを特徴とする、請求項５に記載のバンプ形成方法。
7. 前記工程（ｉ）で用意する前記離型性カバーの面Ｂには、前記回路基板の電極に対応して複数のランドが形成されていると共に、前記ランドを除いた領域に離型剤層が形成されており、
   前記工程（ｉｉｉ）では、前記ランドと前記電極とがそれぞれ対向するように、前記離型性カバーを前記組成物上に配置し、
   前記工程（ｉｖ）では、前記金属粒子を構成する金属成分から前記ランドと前記電極とを接続するバンプを形成し、
   前記工程（ｖ）では、前記バンプに前記ランドを残した状態で前記離型性カバーおよび前記離型剤層を取り除くことを特徴とする、請求項５に記載のバンプ形成方法。
8. 前記工程（ｉ）で用意される前記回路基板が、プリント配線板、セラミック基板、ガラス基板または半導体ウエハであることを特徴とする、請求項５に記載のバンプ形成方法。
9. 前記工程（ｉ）で用意される前記離型性カバーが、
   ガラスから成る板状物、
   セラミックから成る板状物、または
   シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーンオイル、無機酸化物、無機窒化物および無機窒化酸化物から成る群から選択される少なくとも１種以上の材料がコーティングされた板状物
   であることを特徴とする、請求項５に記載のバンプ形成方法。
10. 前記離型剤層は、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーンオイル、無機酸化物、無機窒化物および無機窒化酸化物から選択される少なくとも１種以上の材料から構成されることを特徴とする、請求項６に記載のバンプ形成方法。

Images