JP4815648B2 - 回路接続用フィルム状接着剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップと回路基板の電極間を電気的に接続する回路接続用フィルム状接着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体チップをフェイスダウンボンディング方式により直接回路基板に実装する方法として、半導体チップの電極部分にはんだバンプを形成し回路基板にはんだ接続するフリップチップ方式、半導体チップに設けた突起電極に導電性接着剤を塗布し回路基板電極に接着する接続方法が用いられている。
また、半導体チップや電子部品と回路基板とを機械的な電極接続により電気的に接続する方法として、接着剤または導電粒子を分散させた異方導電性接着剤がある。すなわち、これらの接着剤を相対向する電極間に配置して、加熱、加圧によって電極同士を接続後、加圧方向に導電性を持たせることによって、電気的接続を行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体チップをこのような接着剤を介して直接回路基板に搭載する場合、従来のエポキシ樹脂をベース樹脂とした接着剤では、接続時、接着剤の流動によってボイドが発生しやすく、温度サイクル試験、ＰＣＴ試験、はんだバス浸漬試験などの信頼性試験において、この接着剤中のボイドに起因する接続不良が生じるという問題がある。
本発明は、回路接続用フィルム状接着剤を介して半導体チップを直接回路基板に搭載する場合、接着剤中のボイド発生が少なく、接続信頼性が向上する回路接続用フィルム状接着剤を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、相対向する半導体チップと回路基板電極を加熱、加圧によって、加圧方向の電極間を電気的に接続する回路接続用フィルム状接着剤において、回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に加熱・加圧によって転写する（貼り付ける）際、この転写後の該回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．０〜１．５倍となるよう押し広げ、続いて回路基板に転写した前記回路接続用フィルム状接着剤を介して前記半導体チップと回路基板電極を接続するときの加熱・加圧によって、前記回路接続用フィルム状接着剤を加熱・加圧したときの面積が初期面積に対して１．５〜３．０倍となるよう押し広げて加圧方向の電極間を電気的に接続することを特徴とする回路接続用フィルム状接着剤である。
また、本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、回路接続用フィルム状接着剤の樹脂組成物１００重量部に対し、平均粒径が０．１〜２０μmの球状無機質充填材が１０〜２００重量部の範囲で充填され、かつ、平均粒径が０．００５〜０．０５μmの無機質充填材が、前記樹脂組成物１００重量部に対し、１〜２０重量部の範囲で充填されていることが好ましい。
さらに、本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、硬化後の線膨張係数が、ガラス転移温度以下の温度において１０〜４０×１０-6／℃であることが好ましく、硬化後の４０℃における弾性率が３．５〜６．０ＧＰａ、ガラス転移温度が１４０℃以上であることが好ましい。
そして、本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、離型フィルム上に形成することが好ましい。
また、本発明の回路接続用フィルム状接着剤には０．１〜２０体積％の導電粒子を分散し、異方導電性フィルムとすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる回路接続用フィルム状接着剤は、この回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）際に、加熱・加圧後の回路接続用フィルム状接着剤の面積を初期面積に対して１．０〜１．５倍となるように押し広げる。その条件としては、一般的に温度６０〜１２０℃、圧力１８ｋｇｆ／ｃｍ2で加熱・加圧した時、加熱・加圧後の回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．０〜１．５倍になるように流動性を制御する。そして、更に、半導体チップと回路基板電極を接続する工程で加える温度・圧力によって、回路接続用フィルム状接着剤の面積を初期面積に対して１．５〜３．０倍となるように押し広げて加圧方向の電極間を電気的に接続する。その条件としては、一般的に温度１４０〜２４０℃、圧力１８ｋｇｆ／ｃｍ2で加熱・加圧した時、加熱・加圧後の回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．５〜３．０倍になるよう流動性を制御する。
【０００６】
回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧後の面積と初期面積の比は、以下の手段によって測定する。すなわち、一辺５ｍｍの正方形で厚さ５０μmの接着剤を、厚さ０．７mm、大きさ１５mm角のガラス板２枚に挟んでおく。このとき、初期面積（Ａ）は、２５ｍｍ2である。これを、加熱圧着機によって、回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）工程または半導体チップと回路基板電極を接続する工程、それぞれの加熱条件に応じた温度、例えば、６０〜１２０℃または１４０〜２４０℃で、初期の回路接続用フィルム状接着剤に対して圧力１８ｋｇｆ／ｃｍ2、加圧時間２０秒の条件で加熱・加圧を行う。加熱・加圧後の接着剤面積（Ｂ）を、例えば画像処理装置を用いて測定し、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）を求めることができる。
【０００７】
回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）工程において、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）が１．５倍を超えると、回路接続用フィルム状接着剤は流動した状態になり、回路基板上に転写した回路接続用フィルム状接着剤の厚さが不均一になりやすく、その後の半導体チップと回路基板電極を接続する工程で接続不良を生じやすくなる。また、必要な領域外にも回路接続用フィルム状接着剤がはみ出し、その後の工程に影響を及ぼす可能性も出てくる。
一方、本発明の通り、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）が１．０〜１．５の範囲にある場合は、回路接続用フィルム状接着剤の流動はほとんどなく、転写後の厚さがほぼ均一で、転写時の気泡の巻き込みがなく、同時に回路基板との密着性も高い。
【０００８】
続いて行う半導体チップと回路基板電極を接続する工程で、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）が１．５未満になると、接続電極間、または接続電極と導電粒子界面の接着剤の排除性が低下するため、接続電極間または接続電極と導電粒子間の電気的導通を確保できなくなる。また、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）が３．０を超えると接続時の接着剤の流動性が高すぎるため、気泡が発生しやすく、結果として信頼性が低下する。
一方、本発明の通り、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）が１．５〜３．０の範囲にある場合は、接続後の気泡の発生もなく、高い接続信頼性及び高い接着強度を得やすい。
【０００９】
本発明における回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写（貼り付け）する工程における、加熱・加圧条件および加熱・加圧時間は、特に制限するものではないが、加熱温度は６０〜１２０℃の範囲であることが望ましい。
半導体チップと回路接続用フィルム状接着剤を転写（貼り付け）した回路基板電極とを接続する工程における、加熱・加圧条件および加熱・加圧時間は、特に制限するものではないが、加熱温度は回路接続用フィルム状接着剤の硬化状態を考慮して１４０〜２４０℃の範囲であることが望ましい。また、加熱・加圧条件は一定温度及び一定荷重で接続する方法、接続工程中温度または荷重を連続的に変化させ接続する方法、また接続工程中温度または荷重をステップ式に変化させ接続する方法を採ることができる。
【００１０】
本発明において用いられる回路接続用フィルム状接着剤の樹脂組成物としては、エポキシ樹脂とその硬化剤を用いることができる。硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミンの塩、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤の一つ以上を用いることができる。
エポキシ樹脂としては、エピクロルヒドリンとビスフェノールＡやＦ、ＡＤ等から誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリンとフェノールノボラックやクレゾールノボラックとから誘導されるエポキシノボラック樹脂やナフタレン環を含んだ骨格を有するナフタレン系エポキシ樹脂、グリシジルアミン、グリシジルエーテル、ビフェニル、脂環式等の１分子内に２個以上のグリシジル基を有する各種のエポキシ化合物等を単独あるいは２種以上を併用して用いることができる。これらのエポキシ樹脂は、不純物イオン（Ｎａ+、Ｃｌ-等）や、加水分解性塩素等を３００ｐｐｍ以下に低減した高純度品を用いることがエレクトロンマイグレーション防止のために好ましい。
エポキシ樹脂は、熱膨張係数の低下及びガラス転移温度の向上を図るため、３官能以上の多官能エポキシ樹脂またはナフタレン系エポキシ樹脂が好ましい。３官能以上の多官能エポキシ樹脂としては、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、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、ナフタレン系エポキシ樹脂は、１分子中に少なくとも１個以上のナフタレン環を含んだ骨格を有しており、ナフトール系、ナフタレンジオール系等がある。
本発明では、エポキシ樹脂の他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性高分子、熱・電子線・光などのエネルギーによって硬化する架橋型高分子を単独で、または組み合わせて用いることができる。
【００１１】
また、回路接続用フィルム状接着剤の樹脂組成物には、フィルム形成性をより容易にするためにフェノキシ樹脂などの熱可塑性樹脂を配合することもできる。特に、フェノキシ樹脂は、エポキシ樹脂と構造が類似しているため、エポキシ樹脂との相溶性、接着性に優れるなどの特徴を有するので好ましい。回路接続用フィルム状接着剤とするため、フィルムの形成は、これら少なくともエポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、潜在性硬化剤からなる接着組成物と導電粒子を有機溶剤に溶解あるいは分散により液状化して、剥離性基材上（例えば離型フィルム）に塗布し、硬化剤の活性温度以下で溶剤を除去することにより行われる。この時用いる溶剤は、芳香族炭化水素系と含酸素系の混合溶剤が材料の溶解性を向上させるため好ましい。
【００１２】
本発明に用いる球状無機質充填材及び無機質充填材の材質としては、特に限定するものではなく、例えば、溶融シリカ、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム、酸化チタン等の粉体があげられる。これら無機質充填剤は、純度が高く、α（アルファ）線の放出量が少ないものが望ましい。球状無機質充填材の配合量は、回路接続用フィルム状接着剤の樹脂組成物１００重量部に対して１０〜２００重量部の範囲であり、その平均粒径は、レーザ回折散乱式粒度分布測定器において０．１〜２０μmの範囲にあることが好ましい。この平均粒径範囲にある無機質充填材は、チップのパッシベーション膜のダメージを防ぐ目的で、球状であることが望ましい。平均粒径が、０．１μｍ未満の場合、線膨張係数低減の効果が小さく、目的の線膨張係数を得るためには配合部数を増やす必要がある。この場合、フィルム状接着剤製造時のワニス粘度が高くなりすぎ、回路接続用フィルム状接着剤の製造が困難になる。さらに、接着剤樹脂の機械強度が低下する傾向にあるため好ましくない。また平均粒径が、２０μｍを超えると半導体チップと回路基板電極を接続する際、半導体チップと回路基板電極の間に挟まり、各接続部材にダメージを与えることや接続の妨げとなるため好ましくない。そして、球状無機質充填材の配合量が樹脂組成物１００重量部に対して１０重量部未満では、線膨張係数が低減されないため接続信頼性が低下する傾向にあり、２００重量部を超えると回路接続用フィルム状接着剤中の樹脂成分が少なくなり、接着強度が低下するため好ましくない。
本発明では、球状無機充填材を充填すると同時に、平均粒径が０．００５〜０．０５μmの無機質充填材が、樹脂組成物１００重量部に対し、１〜２０重量部の範囲で充填されていることが好ましい。この無機充填材の平均粒径が０．００５μｍ未満であると、各粒子の比表面積が大きくなるため粒子同士の凝集を解くことが難しく、回路接続用フィルム状接着剤中に均一に分散させることが困難なため、回路接続用フィルム状接着剤の流動性抑制効果が得られないと共に、接着剤樹脂の機械強度を減少させる傾向にあり、０．０５μｍを超えるとフィルム状接着剤の流動性抑制効果が減少するため好ましくない。また、充填量が、１重量部未満では、回路接続用フィルム状接着剤の流動性が抑制されず、２０重量部を超えると回路接続用フィルム状接着剤製造時のワニス粘度が高くなりすぎ、回路接続用フィルム状接着剤の製造が困難になり、さらに、接着剤樹脂の機械強度が低下する傾向にあるため好ましくない。
球状無機充填材または無機充填材の表面は、ジメチルシリコーンオイル、オクチルシラン及びトリメチルシリル基などの有機物、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などのカップリング剤で表面処理されていても良い。
【００１３】
本発明において、回路接続用フィルム状接着剤の硬化後の線膨張係数が、ガラス転移温度以下の温度において１０〜４０×１０-6／℃であることによって、温度サイクル試験における接続信頼性が向上するため、回路接続用フィルム状接着剤硬化物のガラス転移温度以下の温度における線膨張係数は１０〜４０×１０-6／℃であることが好ましい。
また、ガラス転移温度が１４０℃以上であることによって、温度サイクル試験およびＰＣＴにおける接続信頼性が向上するため、ガラス転移温度は１４０℃以上であることが好ましい。硬化後の線膨張係数とガラス転移温度は、例えば、真空理工株式会社製、熱機械分析装置ＴＭ−７０００（商品名、定荷重引っ張りモード、引っ張り荷重５ｇｆ、昇温速度５℃／ｍｉｎ）を用いて測定することができ、本発明における線膨張係数はガラス転移温度以下の温度である、４０〜１００℃の温度範囲における平均線膨張係数とした。
【００１４】
本発明において、回路接続用フィルム状接着剤の硬化後の４０℃における貯蔵弾性率が３．５〜６．０ＧＰａの範囲であることによって、接着強度およびフィルム状接着剤の機械強度が向上するため、回路接続用フィルム状接着剤の硬化後の４０℃における貯蔵弾性率は３．５〜６．０ＧＰａの範囲であることが好ましい。硬化後の貯蔵弾性率は、例えば、レオメトリックサイエンティフィック社製粘弾性測定装置ＲＳＡ−ＩＩ（定歪み引っ張りモード、周波数１Ｈｚ、５℃／分で昇温、−７０〜２５０℃まで測定）を用いて粘弾性測定法により測定することができる。なお、回路接続用フィルム状接着剤の硬化は、接着工程時の加熱温度及び時間と同じ条件でオイルバスに浸漬して行うことができる。このような回路接続用フィルム状接着剤の硬化物は、ＤＳＣ（示差走査熱分析）を用いて測定した場合、全硬化発熱量の９０％以上の発熱を終えたものである。
【００１５】
本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、ポリエチレンテレフタレート、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂等からなる離型フィルム（セパレータフィルム）上に塗布形成されると好ましい。特に回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）際、回路基板上にある回路電極の凹凸に追従しやすい柔軟性のあるフッ素系樹脂フィルムまたはシリコーン樹脂フィルム上に形成されることが望ましい。更に、回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）際、シリコーン樹脂フィルム等の柔軟性のあるフィルム状樹脂を介して離型フィルム上に形成された回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に加熱・加圧によって転写する（貼り付ける）ことによって、より回路接続用フィルム状接着剤が回路電極の凹凸に追従し易くなり、ボイド等の発生を抑える効果が増す。
【００１６】
本発明の回路接続用フィルム状接着剤には、チップのバンプや回路基板電極の高さばらつきを吸収するために、異方導電性を積極的に付与する目的で０．１〜２０体積％の導電粒子を混入・分散することもできる。本発明において導電粒子は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉやはんだ等の金属の粒子であり、ポリスチレン等の高分子球状の核材にＮｉ、Ｃｕ、Ａｕ、はんだ等の導電層を設けたものを用いることができる。更に導電粒子の表面にＳｎ、Ａｕ、はんだ等の表面層を形成することもできる。粒子径は回路基板電極の最小間隔よりも小さいことが必要で、電極の高さばらつきがある場合、高さばらつきよりも大きいことが好ましく、平均粒子径が１〜１０μｍの範囲であることが好ましい。また、接着剤に分散される導電粒子量は、接着剤樹脂組成物１００体積部に対して０．１〜２０体積％であり、好ましくは０．２〜１５体積％である。０．１体積％未満では、導電粒子を添加する効果に乏しく、２０体積％を超えると加圧方向に垂直方向の電極間が導通してくるため好ましくない。
【００１７】
本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、半導体チップの動作時、外部光源からの光によって誤動作を防ぐために、回路接続用フィルム状接着剤中にカーボンブラック、顔料、色素を添加することによって、黒色、褐色、青色等の遮光性フィルムとすることもできる。
半導体チップや回路基板の電極パッド上には、Ａｕ、Ｎｉ、はんだ等のめっきまたは真空蒸着法で形成されるバンプやＡｕ、はんだ等のワイヤの先端をトーチ等により溶融させ、ボールを形成し、このボールを電極パッド上に圧着した後、ワイヤを切断して得られるワイヤボールバンプなどの突起電極を形成し、接続端子として用いることが望ましい。
回路基板には、ガラスクロス、アラミド繊維等によって補強されたエポキシ樹脂、フェノール樹脂等による樹脂配線板やこれらをコア材としたビルドアップ配線板が用いられる他、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、液晶ポリマー樹脂等からなるフィルム状配線板が用いられる。更に、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）等によるセラミックス配線板を用いることもできる。
【００１８】
本発明によれば、回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）時、加熱・加圧後の回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．０〜１．５倍となるよう押し広げ、更に、半導体チップと回路基板電極を接続する工程で加える温度・圧力により、加熱・加圧後の回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．５〜３．０倍になるよう押し広げて加圧方向の電極間を電気的に接続することにより、接続後の気泡の発生が少なく、接着強度及び接続信頼性を向上させることができる。加えて、接着剤樹脂組成物中に無機質充填剤を加え、硬化後の線膨張係数を、ガラス転移温度以下の温度において１０〜４０×１０-6／℃とし、更に硬化後の４０℃における貯蔵弾性率を３．５〜６．０ＧＰａ、ガラス転移温度を１４０℃以上である回路接続用フィルム状接着剤とすることで接続信頼性が大幅に向上する。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
（実施例１）
フェノキシ樹脂１００ｇと多官能エポキシ（エポキシ当量：２１２）１５０ｇとを酢酸エチル５８３ｇに溶解し、固形分３０重量％溶液を得た。
次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（エポキシ当量：１８５）２５０ｇをこの溶液に加え、撹拌し、球状無機質充填材として溶融シリカ（平均粒径：０．５μm）を樹脂組成物１００重量部に対して１００重量部および無機質充填材として微粒子シリカ（平均粒径：０．０１μm）２重量部を分散させてフィルム塗工溶液を得た。
このフィルム塗工溶液を離型フィルム（テフロンフィルム、厚み：８０μm）にロールコータで塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて、回路接続用フィルム状接着剤を作製した。
得られた回路接続用フィルム状接着剤を用いて、ワイヤボールＡｕバンプ（高さ：３０μm、バンプ数１８４）付きチップ（大きさ：１０mm×１０mm、厚み：０．５５mm）と、Ｎｉ／Ａｕめっきした銅回路付き回路基板（電極高さ：２０μｍ、基板厚み：０．８ｍｍ）との接続を、以下のように行った。
回路接続用フィルム状接着剤（１２ｍｍ×１２ｍｍ）をＮｉ／Ａｕめっき銅回路付き回路基板に８０℃、１８ｋｇｆ／ｃｍ2、５秒で貼り付けた後、離型フィルムを剥離し、チップのバンプとＮｉ／Ａｕめっき銅回路付き回路基板との位置合わせを行った。次いで、１６０℃、１００ｇｆ／バンプ、６０秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を行ってチップと回路基板とを接続した。
【００２０】
（実施例２）
フェノキシ樹脂１００ｇと多官能エポキシ（エポキシ当量：２１２）１５０ｇとを酢酸エチル５８３ｇに溶解し、３０重量％溶液を得た。
次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（エポキシ当量：１８５）２５０ｇをこの溶液に加え、撹拌し、溶融シリカ（平均粒径：０．５μm）を樹脂組成物１００重量部に対して６０重量部および微粒子シリカ（平均粒径：０．０１μｍ）１０重量部を分散させてフィルム塗工溶液を得た。
このフィルム塗工溶液を離型フィルム（テフロンフィルム、厚み：８０μｍ）にロールコータで塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて、回路接続用フィルム状接着剤を作製した。
得られた回路接続用フィルム状接着剤を用いて、実施例１と同様に、チップと回路基板の接続を行った。
【００２１】
（比較例１）
フェノキシ樹脂１００ｇと多官能エポキシ（エポキシ当量：２１２）１５０ｇとを酢酸エチル５８３ｇに溶解し、３０重量％溶液を得た。
次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（エポキシ当量：１８５）２５０ｇをこの溶液に加え、撹拌し、フィルム塗工溶液を得た。
このフィルム塗工溶液を離型フィルム（テフロンフィルム、厚み：８０μm）にロールコータで塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて、回路接続用フィルム状接着剤を作製した。
得られた回路接続用フィルム状接着剤を用いて、実施例１と同様に、チップと回路基板の接続を行った。
【００２２】
（比較例２）
フェノキシ樹脂１００ｇと多官能エポキシ（エポキシ当量：２１２）１５０ｇとを酢酸エチル５８３ｇに溶解し、３０重量％溶液を得た。
次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（エポキシ当量：１８５）２５０ｇをこの溶液に加え、撹拌し、溶融シリカ（平均粒径：０．５μm）を樹脂組成物１００重量部に対して１００重量部を分散させてフィルム塗工溶液を得た。
このフィルム塗工溶液を離型フィルム（テフロンフィルム、厚み：８０μm）にロールコータで塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて、回路接続用フィルム状接着剤を作製した。
得られた回路接続用フィルム状接着剤を用いて、実施例１と同様に、チップと回路基板の接続を行った。
【００２３】
（比較例３）
フェノキシ樹脂１００ｇと多官能エポキシ（エポキシ当量：２１２）１５０ｇとを酢酸エチル５８３ｇに溶解し、３０重量％溶液を得た。
次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（エポキシ当量：１８５）２５０ｇをこの溶液に加え、撹拌し、微粒子シリカ（平均粒径：０．０１μm）１０重量部を分散させてフィルム塗工溶液を得た。
このフィルム塗工溶液を離型フィルム（テフロンフィルム、厚み：８０μm）にロールコータで塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて、回路接続用フィルム状接着剤を作製した。
得られた回路接続用フィルム状接着剤を用いて、実施例１と同様に、チップと回路基板の接続を行った。
【００２４】
実施例、比較例で作製した回路接続用フィルム状接着剤の硬化後の線膨張係数、硬化後の４０℃における貯蔵弾性率、硬化後のガラス転移温度、貼り付け時の流動性、回路接続時の流動性を測定した。さらに、回路接続用フィルム状接着剤を用いて接続したチップとＮｉ／Ａｕめっき銅回路付き回路基板からなる接続体を切断し、接続部の断面観察を行って、回路接続用フィルム状接着剤の気泡状態を観察した。これらの測定結果および気泡観察結果を表１に示した。
【００２５】
硬化後の線膨張係数とガラス転移温度は、真空理工株式会社製熱機械分析装置ＴＭ−７０００を使用し、定荷重引っ張りモード、引っ張り荷重５ｇｆ、昇温速度５℃／ｍｉｎで行った。
弾性率の測定は、レオメトリックサイエンティフィック社製粘弾性測定装置ＲＳＡ−ＩＩを使用し、定歪み引っ張りモード、周波数１Ｈｚ、昇温速度５℃／分で、−７０〜２５０℃まで測定し、４０℃の弾性率を示した。
温度サイクル試験における接続不良発生率は、−５５℃〜１２５℃を１サイクルとする冷熱サイクル試験を行い、５００サイクル後の半導体チップと回路基板の接続状態を測定し、接続不良の割合を接続不良発生率とした。
【００２６】
【表１】
表１の断面気泡観察において、気泡のない状態を○、気泡が存在する状態を×とした。
【００２７】
実施例１および実施例２の回路接続用フィルム状接着剤は、貼り付け時の流動性および回路接続時の流動性を抑制することによって、接続後の断面に気泡の存在しない、良好な接続体を得ることができた。比較例１から比較例３では流動性が高いために、接続体断面に気泡が発生した。接続体断面に気泡がない場合、温度サイクル試験における接続不良発生率で示すように接続信頼性が著しく向上する。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）時の加熱・加圧により回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．０〜１．５倍となるよう押し広げ、続いて、半導体チップと回路基板電極を接続する工程で加える温度・圧力によって回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．５〜３．０倍となるよう押し広げて加圧方向の電極間を電気的に接続するようにしたので、接続後の気泡の発生を少なくした回路板の製造方法が可能となり、接着強度及び接続信頼性が向上する。加えて、接着剤樹脂組成物中に無機質充填剤を加え、硬化後の線膨張係数を、ガラス転移温度以下の温度において１０〜４０×１０-6／℃とし、更に硬化後の４０℃における弾性率を３．５〜６．０ＧＰａ、ガラス転移温度を１４０℃以上である回路接続用フィルム状接着剤とすることで接続信頼性が向上する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップと回路基板の電極間を電気的に接続する回路接続用フィルム状接着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体チップをフェイスダウンボンディング方式により直接回路基板に実装する方法として、半導体チップの電極部分にはんだバンプを形成し回路基板にはんだ接続するフリップチップ方式、半導体チップに設けた突起電極に導電性接着剤を塗布し回路基板電極に接着する接続方法が用いられている。
また、半導体チップや電子部品と回路基板とを機械的な電極接続により電気的に接続する方法として、接着剤または導電粒子を分散させた異方導電性接着剤がある。すなわち、これらの接着剤を相対向する電極間に配置して、加熱、加圧によって電極同士を接続後、加圧方向に導電性を持たせることによって、電気的接続を行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体チップをこのような接着剤を介して直接回路基板に搭載する場合、従来のエポキシ樹脂をベース樹脂とした接着剤では、接続時、接着剤の流動によってボイドが発生しやすく、温度サイクル試験、ＰＣＴ試験、はんだバス浸漬試験などの信頼性試験において、この接着剤中のボイドに起因する接続不良が生じるという問題がある。
本発明は、回路接続用フィルム状接着剤を介して半導体チップを直接回路基板に搭載する場合、接着剤中のボイド発生が少なく、接続信頼性が向上する回路接続用フィルム状接着剤を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、相対向する半導体チップと回路基板電極を加熱、加圧によって、加圧方向の電極間を電気的に接続する回路接続用フィルム状接着剤において、回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に加熱・加圧によって転写する（貼り付ける）際、この転写後の該回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．０〜１．５倍となるよう押し広げ、続いて回路基板に転写した前記回路接続用フィルム状接着剤を介して前記半導体チップと回路基板電極を接続するときの加熱・加圧によって、前記回路接続用フィルム状接着剤を加熱・加圧したときの面積が初期面積に対して１．５〜３．０倍となるよう押し広げて加圧方向の電極間を電気的に接続することを特徴とする回路接続用フィルム状接着剤である。
また、本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、回路接続用フィルム状接着剤の樹脂組成物１００重量部に対し、平均粒径が０．１〜２０μmの球状無機質充填材が１０〜２００重量部の範囲で充填され、かつ、平均粒径が０．００５〜０．０５μmの無機質充填材が、前記樹脂組成物１００重量部に対し、１〜２０重量部の範囲で充填されていることが好ましい。
さらに、本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、硬化後の線膨張係数が、ガラス転移温度以下の温度において１０〜４０×１０-6／℃であることが好ましく、硬化後の４０℃における弾性率が３．５〜６．０ＧＰａ、ガラス転移温度が１４０℃以上であることが好ましい。
そして、本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、離型フィルム上に形成することが好ましい。
また、本発明の回路接続用フィルム状接着剤には０．１〜２０体積％の導電粒子を分散し、異方導電性フィルムとすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる回路接続用フィルム状接着剤は、この回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）際に、加熱・加圧後の回路接続用フィルム状接着剤の面積を初期面積に対して１．０〜１．５倍となるように押し広げる。その条件としては、一般的に温度６０〜１２０℃、圧力１８ｋｇｆ／ｃｍ2で加熱・加圧した時、加熱・加圧後の回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．０〜１．５倍になるように流動性を制御する。そして、更に、半導体チップと回路基板電極を接続する工程で加える温度・圧力によって、回路接続用フィルム状接着剤の面積を初期面積に対して１．５〜３．０倍となるように押し広げて加圧方向の電極間を電気的に接続する。その条件としては、一般的に温度１４０〜２４０℃、圧力１８ｋｇｆ／ｃｍ2で加熱・加圧した時、加熱・加圧後の回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．５〜３．０倍になるよう流動性を制御する。
【０００６】
回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧後の面積と初期面積の比は、以下の手段によって測定する。すなわち、一辺５ｍｍの正方形で厚さ５０μmの接着剤を、厚さ０．７mm、大きさ１５mm角のガラス板２枚に挟んでおく。このとき、初期面積（Ａ）は、２５ｍｍ2である。これを、加熱圧着機によって、回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）工程または半導体チップと回路基板電極を接続する工程、それぞれの加熱条件に応じた温度、例えば、６０〜１２０℃または１４０〜２４０℃で、初期の回路接続用フィルム状接着剤に対して圧力１８ｋｇｆ／ｃｍ2、加圧時間２０秒の条件で加熱・加圧を行う。加熱・加圧後の接着剤面積（Ｂ）を、例えば画像処理装置を用いて測定し、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）を求めることができる。
【０００７】
回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）工程において、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）が１．５倍を超えると、回路接続用フィルム状接着剤は流動した状態になり、回路基板上に転写した回路接続用フィルム状接着剤の厚さが不均一になりやすく、その後の半導体チップと回路基板電極を接続する工程で接続不良を生じやすくなる。また、必要な領域外にも回路接続用フィルム状接着剤がはみ出し、その後の工程に影響を及ぼす可能性も出てくる。
一方、本発明の通り、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）が１．０〜１．５の範囲にある場合は、回路接続用フィルム状接着剤の流動はほとんどなく、転写後の厚さがほぼ均一で、転写時の気泡の巻き込みがなく、同時に回路基板との密着性も高い。
【０００８】
続いて行う半導体チップと回路基板電極を接続する工程で、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）が１．５未満になると、接続電極間、または接続電極と導電粒子界面の接着剤の排除性が低下するため、接続電極間または接続電極と導電粒子間の電気的導通を確保できなくなる。また、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）が３．０を超えると接続時の接着剤の流動性が高すぎるため、気泡が発生しやすく、結果として信頼性が低下する。
一方、本発明の通り、回路接続用フィルム状接着剤の加熱・加圧前後の面積の比（Ｂ／Ａ）が１．５〜３．０の範囲にある場合は、接続後の気泡の発生もなく、高い接続信頼性及び高い接着強度を得やすい。
【０００９】
本発明における回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写（貼り付け）する工程における、加熱・加圧条件および加熱・加圧時間は、特に制限するものではないが、加熱温度は６０〜１２０℃の範囲であることが望ましい。
半導体チップと回路接続用フィルム状接着剤を転写（貼り付け）した回路基板電極とを接続する工程における、加熱・加圧条件および加熱・加圧時間は、特に制限するものではないが、加熱温度は回路接続用フィルム状接着剤の硬化状態を考慮して１４０〜２４０℃の範囲であることが望ましい。また、加熱・加圧条件は一定温度及び一定荷重で接続する方法、接続工程中温度または荷重を連続的に変化させ接続する方法、また接続工程中温度または荷重をステップ式に変化させ接続する方法を採ることができる。
【００１０】
本発明において用いられる回路接続用フィルム状接着剤の樹脂組成物としては、エポキシ樹脂とその硬化剤を用いることができる。硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミンの塩、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤の一つ以上を用いることができる。
エポキシ樹脂としては、エピクロルヒドリンとビスフェノールＡやＦ、ＡＤ等から誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリンとフェノールノボラックやクレゾールノボラックとから誘導されるエポキシノボラック樹脂やナフタレン環を含んだ骨格を有するナフタレン系エポキシ樹脂、グリシジルアミン、グリシジルエーテル、ビフェニル、脂環式等の１分子内に２個以上のグリシジル基を有する各種のエポキシ化合物等を単独あるいは２種以上を併用して用いることができる。これらのエポキシ樹脂は、不純物イオン（Ｎａ+、Ｃｌ-等）や、加水分解性塩素等を３００ｐｐｍ以下に低減した高純度品を用いることがエレクトロンマイグレーション防止のために好ましい。
エポキシ樹脂は、熱膨張係数の低下及びガラス転移温度の向上を図るため、３官能以上の多官能エポキシ樹脂またはナフタレン系エポキシ樹脂が好ましい。３官能以上の多官能エポキシ樹脂としては、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、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、ナフタレン系エポキシ樹脂は、１分子中に少なくとも１個以上のナフタレン環を含んだ骨格を有しており、ナフトール系、ナフタレンジオール系等がある。
本発明では、エポキシ樹脂の他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性高分子、熱・電子線・光などのエネルギーによって硬化する架橋型高分子を単独で、または組み合わせて用いることができる。
【００１１】
また、回路接続用フィルム状接着剤の樹脂組成物には、フィルム形成性をより容易にするためにフェノキシ樹脂などの熱可塑性樹脂を配合することもできる。特に、フェノキシ樹脂は、エポキシ樹脂と構造が類似しているため、エポキシ樹脂との相溶性、接着性に優れるなどの特徴を有するので好ましい。回路接続用フィルム状接着剤とするため、フィルムの形成は、これら少なくともエポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、潜在性硬化剤からなる接着組成物と導電粒子を有機溶剤に溶解あるいは分散により液状化して、剥離性基材上（例えば離型フィルム）に塗布し、硬化剤の活性温度以下で溶剤を除去することにより行われる。この時用いる溶剤は、芳香族炭化水素系と含酸素系の混合溶剤が材料の溶解性を向上させるため好ましい。
【００１２】
本発明に用いる球状無機質充填材及び無機質充填材の材質としては、特に限定するものではなく、例えば、溶融シリカ、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム、酸化チタン等の粉体があげられる。これら無機質充填剤は、純度が高く、α（アルファ）線の放出量が少ないものが望ましい。球状無機質充填材の配合量は、回路接続用フィルム状接着剤の樹脂組成物１００重量部に対して１０〜２００重量部の範囲であり、その平均粒径は、レーザ回折散乱式粒度分布測定器において０．１〜２０μmの範囲にあることが好ましい。この平均粒径範囲にある無機質充填材は、チップのパッシベーション膜のダメージを防ぐ目的で、球状であることが望ましい。平均粒径が、０．１μｍ未満の場合、線膨張係数低減の効果が小さく、目的の線膨張係数を得るためには配合部数を増やす必要がある。この場合、フィルム状接着剤製造時のワニス粘度が高くなりすぎ、回路接続用フィルム状接着剤の製造が困難になる。さらに、接着剤樹脂の機械強度が低下する傾向にあるため好ましくない。また平均粒径が、２０μｍを超えると半導体チップと回路基板電極を接続する際、半導体チップと回路基板電極の間に挟まり、各接続部材にダメージを与えることや接続の妨げとなるため好ましくない。そして、球状無機質充填材の配合量が樹脂組成物１００重量部に対して１０重量部未満では、線膨張係数が低減されないため接続信頼性が低下する傾向にあり、２００重量部を超えると回路接続用フィルム状接着剤中の樹脂成分が少なくなり、接着強度が低下するため好ましくない。
本発明では、球状無機充填材を充填すると同時に、平均粒径が０．００５〜０．０５μmの無機質充填材が、樹脂組成物１００重量部に対し、１〜２０重量部の範囲で充填されていることが好ましい。この無機充填材の平均粒径が０．００５μｍ未満であると、各粒子の比表面積が大きくなるため粒子同士の凝集を解くことが難しく、回路接続用フィルム状接着剤中に均一に分散させることが困難なため、回路接続用フィルム状接着剤の流動性抑制効果が得られないと共に、接着剤樹脂の機械強度を減少させる傾向にあり、０．０５μｍを超えるとフィルム状接着剤の流動性抑制効果が減少するため好ましくない。また、充填量が、１重量部未満では、回路接続用フィルム状接着剤の流動性が抑制されず、２０重量部を超えると回路接続用フィルム状接着剤製造時のワニス粘度が高くなりすぎ、回路接続用フィルム状接着剤の製造が困難になり、さらに、接着剤樹脂の機械強度が低下する傾向にあるため好ましくない。
球状無機充填材または無機充填材の表面は、ジメチルシリコーンオイル、オクチルシラン及びトリメチルシリル基などの有機物、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などのカップリング剤で表面処理されていても良い。
【００１３】
本発明において、回路接続用フィルム状接着剤の硬化後の線膨張係数が、ガラス転移温度以下の温度において１０〜４０×１０-6／℃であることによって、温度サイクル試験における接続信頼性が向上するため、回路接続用フィルム状接着剤硬化物のガラス転移温度以下の温度における線膨張係数は１０〜４０×１０-6／℃であることが好ましい。
また、ガラス転移温度が１４０℃以上であることによって、温度サイクル試験およびＰＣＴにおける接続信頼性が向上するため、ガラス転移温度は１４０℃以上であることが好ましい。硬化後の線膨張係数とガラス転移温度は、例えば、真空理工株式会社製、熱機械分析装置ＴＭ−７０００（商品名、定荷重引っ張りモード、引っ張り荷重５ｇｆ、昇温速度５℃／ｍｉｎ）を用いて測定することができ、本発明における線膨張係数はガラス転移温度以下の温度である、４０〜１００℃の温度範囲における平均線膨張係数とした。
【００１４】
本発明において、回路接続用フィルム状接着剤の硬化後の４０℃における貯蔵弾性率が３．５〜６．０ＧＰａの範囲であることによって、接着強度およびフィルム状接着剤の機械強度が向上するため、回路接続用フィルム状接着剤の硬化後の４０℃における貯蔵弾性率は３．５〜６．０ＧＰａの範囲であることが好ましい。硬化後の貯蔵弾性率は、例えば、レオメトリックサイエンティフィック社製粘弾性測定装置ＲＳＡ−ＩＩ（定歪み引っ張りモード、周波数１Ｈｚ、５℃／分で昇温、−７０〜２５０℃まで測定）を用いて粘弾性測定法により測定することができる。なお、回路接続用フィルム状接着剤の硬化は、接着工程時の加熱温度及び時間と同じ条件でオイルバスに浸漬して行うことができる。このような回路接続用フィルム状接着剤の硬化物は、ＤＳＣ（示差走査熱分析）を用いて測定した場合、全硬化発熱量の９０％以上の発熱を終えたものである。
【００１５】
本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、ポリエチレンテレフタレート、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂等からなる離型フィルム（セパレータフィルム）上に塗布形成されると好ましい。特に回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）際、回路基板上にある回路電極の凹凸に追従しやすい柔軟性のあるフッ素系樹脂フィルムまたはシリコーン樹脂フィルム上に形成されることが望ましい。更に、回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）際、シリコーン樹脂フィルム等の柔軟性のあるフィルム状樹脂を介して離型フィルム上に形成された回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に加熱・加圧によって転写する（貼り付ける）ことによって、より回路接続用フィルム状接着剤が回路電極の凹凸に追従し易くなり、ボイド等の発生を抑える効果が増す。
【００１６】
本発明の回路接続用フィルム状接着剤には、チップのバンプや回路基板電極の高さばらつきを吸収するために、異方導電性を積極的に付与する目的で０．１〜２０体積％の導電粒子を混入・分散することもできる。本発明において導電粒子は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉやはんだ等の金属の粒子であり、ポリスチレン等の高分子球状の核材にＮｉ、Ｃｕ、Ａｕ、はんだ等の導電層を設けたものを用いることができる。更に導電粒子の表面にＳｎ、Ａｕ、はんだ等の表面層を形成することもできる。粒子径は回路基板電極の最小間隔よりも小さいことが必要で、電極の高さばらつきがある場合、高さばらつきよりも大きいことが好ましく、平均粒子径が１〜１０μｍの範囲であることが好ましい。また、接着剤に分散される導電粒子量は、接着剤樹脂組成物１００体積部に対して０．１〜２０体積％であり、好ましくは０．２〜１５体積％である。０．１体積％未満では、導電粒子を添加する効果に乏しく、２０体積％を超えると加圧方向に垂直方向の電極間が導通してくるため好ましくない。
【００１７】
本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、半導体チップの動作時、外部光源からの光によって誤動作を防ぐために、回路接続用フィルム状接着剤中にカーボンブラック、顔料、色素を添加することによって、黒色、褐色、青色等の遮光性フィルムとすることもできる。
半導体チップや回路基板の電極パッド上には、Ａｕ、Ｎｉ、はんだ等のめっきまたは真空蒸着法で形成されるバンプやＡｕ、はんだ等のワイヤの先端をトーチ等により溶融させ、ボールを形成し、このボールを電極パッド上に圧着した後、ワイヤを切断して得られるワイヤボールバンプなどの突起電極を形成し、接続端子として用いることが望ましい。
回路基板には、ガラスクロス、アラミド繊維等によって補強されたエポキシ樹脂、フェノール樹脂等による樹脂配線板やこれらをコア材としたビルドアップ配線板が用いられる他、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、液晶ポリマー樹脂等からなるフィルム状配線板が用いられる。更に、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）等によるセラミックス配線板を用いることもできる。
【００１８】
本発明によれば、回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）時、加熱・加圧後の回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．０〜１．５倍となるよう押し広げ、更に、半導体チップと回路基板電極を接続する工程で加える温度・圧力により、加熱・加圧後の回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．５〜３．０倍になるよう押し広げて加圧方向の電極間を電気的に接続することにより、接続後の気泡の発生が少なく、接着強度及び接続信頼性を向上させることができる。加えて、接着剤樹脂組成物中に無機質充填剤を加え、硬化後の線膨張係数を、ガラス転移温度以下の温度において１０〜４０×１０-6／℃とし、更に硬化後の４０℃における貯蔵弾性率を３．５〜６．０ＧＰａ、ガラス転移温度を１４０℃以上である回路接続用フィルム状接着剤とすることで接続信頼性が大幅に向上する。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
（実施例１）
フェノキシ樹脂１００ｇと多官能エポキシ（エポキシ当量：２１２）１５０ｇとを酢酸エチル５８３ｇに溶解し、固形分３０重量％溶液を得た。
次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（エポキシ当量：１８５）２５０ｇをこの溶液に加え、撹拌し、球状無機質充填材として溶融シリカ（平均粒径：０．５μm）を樹脂組成物１００重量部に対して１００重量部および無機質充填材として微粒子シリカ（平均粒径：０．０１μm）２重量部を分散させてフィルム塗工溶液を得た。
このフィルム塗工溶液を離型フィルム（テフロンフィルム、厚み：８０μm）にロールコータで塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて、回路接続用フィルム状接着剤を作製した。
得られた回路接続用フィルム状接着剤を用いて、ワイヤボールＡｕバンプ（高さ：３０μm、バンプ数１８４）付きチップ（大きさ：１０mm×１０mm、厚み：０．５５mm）と、Ｎｉ／Ａｕめっきした銅回路付き回路基板（電極高さ：２０μｍ、基板厚み：０．８ｍｍ）との接続を、以下のように行った。
回路接続用フィルム状接着剤（１２ｍｍ×１２ｍｍ）をＮｉ／Ａｕめっき銅回路付き回路基板に８０℃、１８ｋｇｆ／ｃｍ2、５秒で貼り付けた後、離型フィルムを剥離し、チップのバンプとＮｉ／Ａｕめっき銅回路付き回路基板との位置合わせを行った。次いで、１６０℃、１００ｇｆ／バンプ、６０秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を行ってチップと回路基板とを接続した。
【００２０】
（実施例２）
フェノキシ樹脂１００ｇと多官能エポキシ（エポキシ当量：２１２）１５０ｇとを酢酸エチル５８３ｇに溶解し、３０重量％溶液を得た。
次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（エポキシ当量：１８５）２５０ｇをこの溶液に加え、撹拌し、溶融シリカ（平均粒径：０．５μm）を樹脂組成物１００重量部に対して６０重量部および微粒子シリカ（平均粒径：０．０１μｍ）１０重量部を分散させてフィルム塗工溶液を得た。
このフィルム塗工溶液を離型フィルム（テフロンフィルム、厚み：８０μｍ）にロールコータで塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて、回路接続用フィルム状接着剤を作製した。
得られた回路接続用フィルム状接着剤を用いて、実施例１と同様に、チップと回路基板の接続を行った。
【００２１】
（比較例１）
フェノキシ樹脂１００ｇと多官能エポキシ（エポキシ当量：２１２）１５０ｇとを酢酸エチル５８３ｇに溶解し、３０重量％溶液を得た。
次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（エポキシ当量：１８５）２５０ｇをこの溶液に加え、撹拌し、フィルム塗工溶液を得た。
このフィルム塗工溶液を離型フィルム（テフロンフィルム、厚み：８０μm）にロールコータで塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて、回路接続用フィルム状接着剤を作製した。
得られた回路接続用フィルム状接着剤を用いて、実施例１と同様に、チップと回路基板の接続を行った。
【００２２】
（比較例２）
フェノキシ樹脂１００ｇと多官能エポキシ（エポキシ当量：２１２）１５０ｇとを酢酸エチル５８３ｇに溶解し、３０重量％溶液を得た。
次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（エポキシ当量：１８５）２５０ｇをこの溶液に加え、撹拌し、溶融シリカ（平均粒径：０．５μm）を樹脂組成物１００重量部に対して１００重量部を分散させてフィルム塗工溶液を得た。
このフィルム塗工溶液を離型フィルム（テフロンフィルム、厚み：８０μm）にロールコータで塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて、回路接続用フィルム状接着剤を作製した。
得られた回路接続用フィルム状接着剤を用いて、実施例１と同様に、チップと回路基板の接続を行った。
【００２３】
（比較例３）
フェノキシ樹脂１００ｇと多官能エポキシ（エポキシ当量：２１２）１５０ｇとを酢酸エチル５８３ｇに溶解し、３０重量％溶液を得た。
次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（エポキシ当量：１８５）２５０ｇをこの溶液に加え、撹拌し、微粒子シリカ（平均粒径：０．０１μm）１０重量部を分散させてフィルム塗工溶液を得た。
このフィルム塗工溶液を離型フィルム（テフロンフィルム、厚み：８０μm）にロールコータで塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて、回路接続用フィルム状接着剤を作製した。
得られた回路接続用フィルム状接着剤を用いて、実施例１と同様に、チップと回路基板の接続を行った。
【００２４】
実施例、比較例で作製した回路接続用フィルム状接着剤の硬化後の線膨張係数、硬化後の４０℃における貯蔵弾性率、硬化後のガラス転移温度、貼り付け時の流動性、回路接続時の流動性を測定した。さらに、回路接続用フィルム状接着剤を用いて接続したチップとＮｉ／Ａｕめっき銅回路付き回路基板からなる接続体を切断し、接続部の断面観察を行って、回路接続用フィルム状接着剤の気泡状態を観察した。これらの測定結果および気泡観察結果を表１に示した。
【００２５】
硬化後の線膨張係数とガラス転移温度は、真空理工株式会社製熱機械分析装置ＴＭ−７０００を使用し、定荷重引っ張りモード、引っ張り荷重５ｇｆ、昇温速度５℃／ｍｉｎで行った。
弾性率の測定は、レオメトリックサイエンティフィック社製粘弾性測定装置ＲＳＡ−ＩＩを使用し、定歪み引っ張りモード、周波数１Ｈｚ、昇温速度５℃／分で、−７０〜２５０℃まで測定し、４０℃の弾性率を示した。
温度サイクル試験における接続不良発生率は、−５５℃〜１２５℃を１サイクルとする冷熱サイクル試験を行い、５００サイクル後の半導体チップと回路基板の接続状態を測定し、接続不良の割合を接続不良発生率とした。
【００２６】
【表１】
【００２７】
実施例１および実施例２の回路接続用フィルム状接着剤は、貼り付け時の流動性および回路接続時の流動性を抑制することによって、接続後の断面に気泡の存在しない、良好な接続体を得ることができた。比較例１から比較例３では流動性が高いために、接続体断面に気泡が発生した。接続体断面に気泡がない場合、温度サイクル試験における接続不良発生率で示すように接続信頼性が著しく向上する。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に転写する（貼り付ける）時の加熱・加圧により回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．０〜１．５倍となるよう押し広げ、続いて、半導体チップと回路基板電極を接続する工程で加える温度・圧力によって回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．５〜３．０倍となるよう押し広げて加圧方向の電極間を電気的に接続するようにしたので、接続後の気泡の発生を少なくした回路板の製造方法が可能となり、接着強度及び接続信頼性が向上する。加えて、接着剤樹脂組成物中に無機質充填剤を加え、硬化後の線膨張係数を、ガラス転移温度以下の温度において１０〜４０×１０-6／℃とし、更に硬化後の４０℃における弾性率を３．５〜６．０ＧＰａ、ガラス転移温度を１４０℃以上である回路接続用フィルム状接着剤とすることで接続信頼性が向上する。
Claims (12)
- 相対向する半導体チップと回路基板電極を加熱、加圧によって、加圧方向の電極間を電気的に接続することにより回路板を製造する方法であって、
エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂及び潜在性硬化剤を含有する回路接続用フィルム状接着剤の樹脂組成物１００重量部に対し、平均粒径が０．１〜２０μｍの球状無機質充填材が１０〜２００重量部の範囲で充填され、かつ、平均粒径が０．００５〜０．０５μｍの無機質充填材が、前記樹脂組成物１００重量部に対し、１〜２０重量部の範囲で充填されている回路接続用フィルム状接着剤を回路基板上に加熱・加圧によって、転写後の回路接続用フィルム状接着剤の面積が初期面積に対して１．０〜１．５倍となるよう押し広げて転写し、続いて回路基板に転写した前記回路接続用フィルム状接着剤を介して半導体チップと回路基板電極を、加熱・加圧によって、前記回路接続用フィルム状接着剤を加熱・加圧したときの面積が初期面積に対して１．５〜３．０倍となるよう押し広げて加圧方向の電極間を電気的に接続することを特徴とする回路板の製造方法。 - 前記回路接続用フィルム状接着剤が、硬化後の線膨張係数が、ガラス転移温度以下の温度において１０〜４０×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１に記載の回路板の製造方法。
- 前記回路接続用フィルム状接着剤が、硬化後の４０℃における貯蔵弾性率が３．５〜６．０ＧＰａ、ガラス転移温度が１４０℃以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回路板の製造方法。
- 前記回路接続用フィルム状接着剤が、離型フィルム上に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回路板の製造方法。
- 前記回路接続用フィルム状接着剤に０．１〜２０体積％の導電粒子が分散されている請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の回路板の製造方法。
- 相対向する半導体チップと回路基板電極を加熱、加圧によって、加圧方向の電極間を電気的に接続する回路接続用フィルム状接着剤であって、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂及び潜在性硬化剤を含有する回路接続用フィルム状接着剤の樹脂組成物１００重量部に対し、平均粒径が０．１〜２０μｍの球状無機質充填材が１０〜２００重量部の範囲で充填され、かつ、平均粒径が０．００５〜０．０５μｍの無機質充填材が、前記樹脂組成物１００重量部に対し、１〜２０重量部の範囲で充填されていることを特徴とする回路接続用フィルム状接着剤。
- 前記回路接続用フィルム状接着剤が、硬化後の線膨張係数が、ガラス転移温度以下の温度において１０〜４０×１０−６／℃であることを特徴とする請求項６に記載の回路接続用フィルム状接着剤。
- 前記回路接続用フィルム状接着剤が、硬化後の４０℃における貯蔵弾性率が３．５〜６．０ＧＰａ、ガラス転移温度が１４０℃以上であることを特徴とする請求項６または７に記載の回路接続用フィルム状接着剤。
- 前記回路接続用フィルム状接着剤が、離型フィルム上に形成されたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の回路接続用フィルム状接着剤。
- 前記回路接続用フィルム状接着剤に０．１〜２０体積％の導電粒子が分散されている請求項６〜９のいずれかに記載の回路接続用フィルム状接着剤。
- 前記球状無機質充填材の材質が、溶融シリカ、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム又は酸化チタンであり、前記無機質充填材の材質が、溶融シリカ、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム又は酸化チタンである、請求項１〜５のうちのいずれかに記載の回路板の製造方法。
- 前記球状無機質充填材の材質が、溶融シリカ、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム又は酸化チタンであり、前記無機質充填材の材質が、溶融シリカ、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム又は酸化チタンである、請求項６〜１０のうちのいずれかに記載の回路接続用フィルム状接着剤。
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