JPH10229264A - 回路板 - Google Patents

回路板

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JPH10229264A
JPH10229264A JP9030983A JP3098397A JPH10229264A JP H10229264 A JPH10229264 A JP H10229264A JP 9030983 A JP9030983 A JP 9030983A JP 3098397 A JP3098397 A JP 3098397A JP H10229264 A JPH10229264 A JP H10229264A
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伊津夫 渡辺
Kenzo Takemura
賢三 竹村
Akira Nagai
朗 永井
Kazuhiro Isaka
和博 井坂
Osamu Watanabe
治 渡辺
Kazuyoshi Kojima
和良 小島
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続部での接続抵抗の増大や接着剤の剥離が
なく、接続信頼性が大幅に向上する回路板を提供する。 【解決手段】 フェノキシ樹脂、アクリルゴムを酢酸エ
チルに溶解し溶液を得た。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この溶液に加え、撹拌し、
溶融シリカを接着剤組成物100重量部に対して60重
量部分散してフィルム塗工用溶液を得、溶液から接着フ
ィルム1を作製した。接着フィルム1の作成において溶
融シリカを分散する代わりにニッケル粒子分散する以外
は、同様な方法で厚み25μmの接着フィルム2を作製
した。接着フィルム1と接着フィルム2をラミネートし
てフィルム状接着剤を得た。フィルム状接着剤の接着フ
ィルム2をNi/AuめっきCu回路プリント基板に貼
付け、接着フィルム1側にチップを対向し、チップのバ
ンプとNi/AuめっきCu回路プリント基板の位置あ
わせを行い、加熱、加圧を行い接続を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばフリップチ
ップ実装方式により半導体チップを基板と接着剤で接着
固定すると共に両者の電極同士を電気的に接続すること
により得られる回路板に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体実装分野では、低コスト化・高精
化に対応した新しい実装形態としてICチップを直接プ
リント基板やフレキシブル配線板に搭載するフリップチ
ップ実装が注目されている。フリップチップ実装方式と
しては、チップの端子にはんだバンプを設け、はんだ接
続を行う方式や導電性接着剤を介して電気的接続を行う
方式が知られている。これらの方式では、接続するチッ
プと基板の熱膨張係数差に基づくストレスが、各種環境
下に曝した場合、接続界面で発生し接続信頼性が低下す
るという問題がある。このため、接続界面のストレスを
緩和する目的で一般にエポキシ樹脂系のアンダフィル材
をチップ/基板の間隙に注入する方式が検討されてい
る。しかし、このアンダフィルの注入工程は、プロセス
を煩雑化し、生産性、コストの面で不利になるという問
題がある。このような問題を解決すべく最近では、異方
導電性と封止機能を有する異方導電性接着剤を用いたフ
リップチップ実装が、プロセス簡易性という観点から注
目されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チップ
を異方導電接着剤を介して直接基板に搭載する場合、温
度サイクル試験下ではチップと基板の熱膨張係数差に基
づくストレスが接続部において生じ、熱衝撃試験、PC
T試験、はんだバス浸漬試験などの信頼性試験を行うと
接続抵抗の増大や接着剤の剥離が生じるという問題があ
る。また、チップの接続端子に突起電極が形成されてい
る場合では、信頼性試験においてチップと基板の熱膨張
係数差に基づくストレスが突起電極とチップ界面に集中
し、突起電極がチップ電極界面から剥離し、導通不良が
生じるという問題がある。本発明は、接続部での接続抵
抗の増大や接着剤の剥離がなく、接続信頼性が大幅に向
上する回路板を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の回路板は、第一
の接続端子を有する第一の回路部材と、第一の回路部材
より熱膨張係数が大きい第二の接続端子を有する第二の
回路部材とを、第一の接続端子と第二の接続端子を対向
して配置し、前記対向配置した第一の接続端子と第二の
接続端子の間に接着剤を介在させ、加熱加圧して前記対
向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に
接続させた回路板であって、前記接着剤が、接着樹脂組
成物100重量部に無機質充填材を10〜200重量部
の割合で含有してなる接着剤層1と接着剤組成物を主成
分としてなる接着剤層2を備えた多層構成接着剤であ
り、前記接着剤層1が前記第一の回路部材側に接着して
いることを特徴とするものである。
【0005】接着剤層1及び/又は接着剤層2の接着剤
組成物の硬化後の40℃での弾性率は30〜1500M
Paであるのが好ましく、接着剤層1及び/又は接着剤
層2の接着剤組成物はエポキシ樹脂、アクリルゴム、潜
在性硬化剤を含有しているものが使用される。アクリル
ゴムは、その分子中にグリシジルエーテル基を含有して
いるものが好ましい。無機質充填材の平均粒径は3ミク
ロン以下が好ましく、接着剤層2の接着剤組成物には導
電粒子を0.1〜30体積%含有しても良く、接着剤層
2の接着剤組成物に含有されている導電粒子の平均粒径
が無機充填材の平均粒径に比べて大きいことが好まし
い。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明において用いられる回路部
材として半導体チップ、プリント基板、ポリイミドやポ
リエステルを基材としたフレキシル配線板があげられ
る。半導体チップや基板の電極パッド上には、めっきで
形成されるバンプや金ワイヤの先端をトーチ等により溶
融させ、金ボールを形成し、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バンプ
などの突起電極を設け、接続端子として用いることがで
きる。
【0007】本発明において用いられる接着樹脂組成物
としては、エポキシ樹脂とイミダゾール系、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
在性硬化剤の混合物が用いられ、回路部材の熱膨張係数
差に基づくストレスを緩和するためには、接着後の40
℃での弾性率が30〜1500MPaの接着樹脂組成物
が好ましい。例えば、接続時の良好な流動性や高接続信
頼性を得られる接着樹脂組成物として、エポキシ樹脂と
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混合物に、接
着後の40℃での弾性率が30〜1500MPaになる
ようにアクリルゴムを配合した接着剤があげられる。接
着フィルム硬化物の弾性率は、例えば、レオロジ(株)
製レオスペクトラDVE−4(引っぱりモード、周波数
10Hz、5℃/minで昇温)を使用して測定でき
る。
【0008】本発明で用いるアクリルゴムとしては、ア
クリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル
またはアクリロニトリルのうち少なくともひとつをモノ
マー成分とした重合体または共重合体があげられ、中で
もグリシジルエーテル基を含有するグリシジルアクリレ
ートやグリシジルメタクリレートを含む共重合体系アク
リルゴムが好適に用いられる。これらアクリルゴムの分
子量は、接着剤の凝集力を高める点から20万以上が好
ましい。アクリルゴムの接着剤中の配合量は、15wt
%以下であると接着後の40℃での弾性率が1500M
Paを越えてしまい、また40wt%以上になると低弾
性率化は図れるが接続時の溶融粘度が高くなり接続電極
界間、または接続電極と導電粒子界面の溶融接着剤の排
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。このため、ア
クリル配合量としては15〜40wt%が好ましい。接
着剤に配合されたこれらのアクリルゴムは、ゴム成分に
起因する誘電正接のピーク温度が40〜60℃付近にあ
るため、接着剤の低弾性率化を図ることができる。ま
た、接着剤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。フィルム形成
は、これら少なくともエポキシ樹脂、アクリルゴム、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。
【0009】本発明に用いられる無機質充填材として
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
シウム等の粉体があげられる。無機充填材の配合量は、
接着樹脂組成物100重量部に対して10〜200重量
部であり、熱膨張係数を低下させるには配合量が大きい
ほど効果的であるが、多量に配合すると接着性や接続部
での接着剤の排除性低下に基づく導通不良が発生するた
し、配合量が小さいと熱膨張係数を充分低下できないた
めめ、20〜90重量部が好ましい。また、その平均粒
径は、接続部での導通不良を防止する目的で3ミクロン
以下にするのが好ましい。また接続時の樹脂の流動性の
低下及びチップのパッシベーション膜のダメージを防ぐ
目的で球状フィラを用いることが望ましい。
【0010】本発明の接着剤には、チップのバンプや回
路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導電粒子を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、Ni、A
g、Cu、Wやはんだなどの金属粒子またはこれらの金
属粒子表面に金やパラジウムなどの薄膜をめっきや蒸着
によって形成した金属粒子であり、ポリスチレン等の高
分子の球状の核材にNi、Cu、Au、はんだ等の導電
層を設けた導電粒子を用いることができる。粒径は基板
の電極の最小の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、かつ無機質充填材の平均粒径より大きい
ことが好ましく、1μm〜10μmが好ましい。また、
接着剤に分散される導電粒子量は、0.1〜30体積%
であり、好ましくは0.2〜15体積%である。
【0011】
【実施例】
実施例1 フェノキシ樹脂50gと、ブチルアクリレート(40
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)125gを
酢酸エチル400gに溶解し、30%溶液を得た。つい
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)325gをこの溶液に加
え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μm)を
樹脂接着剤組成物100重量部に対して40重量部を分
散してフィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレー
タ(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフ
ィルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、10
0℃10分乾燥し厚み25μmの接着フィルム1を作製
した。なお、この接着フィルム1の溶融シリカを除いた
接着樹脂組成物のみの動的粘弾性測定器で測定した40
℃の弾性率は、800MPaであった。接着フィルム1
の作成において溶融シリカを分散する代わりにニッケル
粒子(直径:3μm)を2vol%分散する以外は、同
様な方法で厚み25μmの接着フィルム2を作製した。
次に作製した接着フィルム1と接着フィルム2をラミネ
ートしてフィルム状接着剤を得た。このフィルム状接着
剤を用いて金バンプ(面積:80μmx80μm、スペ
ース30μm、高さ:15μm、バンプ数288)付き
チップ(10mmx10mm、厚み:0.5mm)とN
i/AuめっきCu回路プリント基板の接続を以下に示
すように行った。このフィルム状接着剤の接着フィルム
2(12mmx12mm)をNi/AuめっきCu回路
プリント基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8m
m)に80℃、10kgf/cm2で貼りつけた後、セ
パレータを剥離し、接着フィルム1側にチップを対向
し、チップのバンプとNi/AuめっきCu回路プリン
ト基板(厚み:0.8mm)の位置あわせを行った。つ
いで、180℃、50g/バンプ、20秒の条件でチッ
プ上方から加熱、加圧を行い、本接続を行った。本接続
後の接続抵抗は、1バンプあたり最高で6mΩ、平均で
2mΩ、絶縁抵抗は108Ω以上であり、これらの値は
−55〜125℃の熱衝撃試験1000サイクル処理、
PCT試験(121℃、2気圧)200時間、260℃
のはんだバス浸漬10秒後においても変化がなく、良好
な接続信頼性を示した。
【0012】実施例2 フェノキシ樹脂50gと、ブチルアクリレート(40
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)175gを
酢酸エチル525gに溶解し、30%溶液を得た。つい
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)275gをこの溶液に
加え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μm)
を接着樹脂組成物100重量部に対し60重量部分散し
てフィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ
(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィ
ルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、100
℃、10分乾燥し厚み20μmの接着フィルム1を作製
した。この接着フィル1の溶融シリカを除いた接着樹脂
組成物のみの動的粘弾性測定器で測定した40℃の弾性
率は、400MPaであった。接着フィルム1の作成に
おいて溶融シリカを分散する代わりにニッケル粒子(直
径:3μm)を2vol%分散する以外は、同様な方法
で厚み20μmの接着フィルム2を作製した。次に作製
した接着フィルム1と接着フィルム2をラミネートして
フィルム状接着剤を得た。このフィルム状接着剤を用い
て金バンプ(面積:80μmx80μm、スペース30
μm、高さ:15μm、バンプ数288)付きチップ
(10mmx10mm、厚み:0.5mm)とNi/A
uめっきCu回路プリント基板の接続を以下に示すよう
に行った。このフィルム状接着剤の接着フィルム2(1
2mmx12mm)をNi/AuめっきCu回路プリン
ト基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8mm)に8
0℃、10kgf/cm2で貼りつけた後、セパレータ
を剥離し、接着フィルム1側にチップを対向し、チップ
のバンプとNi/AuめっきCu回路プリント基板(厚
み:0.8mm)の位置あわせを行った。ついで、18
0℃、50g/バンプ、20秒の条件でチップ上方から
加熱、加圧を行い、本接続を行った。本接続後の接続抵
抗は、1バンプあたり最高で18mΩ、平均で8mΩ、
絶縁抵抗は10の8乗Ω以上であり、これらの値は−5
5〜125 ℃の熱衝撃試験1000サイクル処理、P
CT試験(121℃、2気圧)200時間、260℃の
はんだバス浸漬10秒後においても変化がなく、良好な
接続信頼性を示した。
【0013】実施例3 フェェノキシ樹脂50g、ブチルアクリレート(40
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)100gを
酢酸エチル350gに溶解し、30%溶液を得た。つい
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)350gをこの溶液に
加え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μm)
を接着樹脂組成物100重量部に対し60重量部を分散
してフィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ
(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィ
ルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、100
℃10分乾燥し厚み25μmの接着フィルム1を作製し
た。この接着フィルム1の溶融シリカを除いた接着樹脂
組成物のみの動的粘弾性測定器で測定した40℃の弾性
率は、1000MPaであった。接着フィルム1の作成
において溶融シリカを分散する代わりにさらにポリスチ
レン系核体(直径:5μm)の表面にAu層を形成した
導電粒子を5vol%分散する以外は、同様な方法で厚
み25μmの接着フィルム2を作製した。次に作製した
接着フィルム1と接着フィルム2をラミネートしてフィ
ルム状接着剤を得た。このフィルム状接着剤を用いて金
バンプ(面積:80μmx80μm、スペース30μ
m、高さ:15μm、バンプ数288)付きチップ(1
0mmx10mm、厚み:0.5mm)とNi/Auめ
っきCu回路プリント基板の接続を以下に示すように行
った。このフィルム状接着剤の接着フィルム2(12m
mx12mm)をNi/AuめっきCu回路プリント基
板(電極高さ:20μm、厚み:0.8mm)に80
℃、10kgf/cm2で貼りつけた後、セパレータを
剥離し、接着フィルム1側にチップを対向し、チップの
バンプとNi/AuめっきCu回路プリント基板(厚
み:0.8mm)の位置あわせを行った。ついで、18
0℃、50g/バンプ、20秒の条件でチップ上方から
加熱、加圧を行い、本接続を行った。接続抵抗は、1バ
ンプあたり最高で5mΩ、平均で1.5mΩ、絶縁抵抗
は108Ω以上であり、これらの値は−55〜125
℃の熱衝撃試験1000サイクル処理、PCT試験(1
21℃、2気圧)200時間、260℃のはんだバス浸
漬10秒後においても変化がなく、良好な接続信頼性を
示した。
【0014】実施例4 フェノキシ樹脂50gと、ブチルアクリレート(40
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)125gを
酢酸エチル400gに溶解し、30%溶液を得た。つい
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)325gをこの溶液に
加え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μm)
を接着樹脂組成物100重量部に60重量部を分散して
フィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ(シ
リコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィル
ム、厚み25μm)にロールコータで塗布し、100℃
10分乾燥し厚み25μmの接着フィルム5を作製し
た。この接着フィルム4の溶融シリカを除いた接着樹脂
組成物のみの動的粘弾性測定器で測定した40℃の弾性
率は、800MPaであった。接着フィルム1の作成に
おいて溶融シリカを分散する代わりにニッケル粒子(直
径:3μm)を2vol%分散する以外は、同様な方法
で厚み25μmの接着フィルム2を作製した。次に作製
した接着フィルム1と接着フィルム2をラミネートして
フィルム状接着剤を得た。このフィルム状接着剤を用い
てを用いてバンプレスチップ(10mmx10mm、厚
み:0.5mm、パッド電極:Al、パッド径:120
μm)と回路上にNi/AuめっきCuバンプ(直径:
100μm、スペース50μm、高さ:15μm、バン
プ数200)を形成したNi/AuめっきCu回路プリ
ント基板の接続を以下に示すように行った。このフィル
ム状接着剤の接着フィルム2(12mmx12mm)を
Ni/AuめっきCuバンプ(直径:100μm、スペ
ース50μm、高さ:15μm、バンプ数200)を形
成したNi/AuめっきCu回路プリント基板(電極高
さ:20μm、厚み:0.8mm)に80℃、10kg
f/cm2で貼りつけた後、セパレータを剥離し、接着
フィルム1側にチップを対向し、チップのバンプとNi
/AuめっきCu回路プリント基板(厚み:0.8m
m)の位置あわせを行った。ついで、180℃、50g
/バンプ、20秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を
行い、本接続を行った。本接続後の接続抵抗は、1バン
プあたり最高で8mΩ、平均で4mΩ、絶縁抵抗は10
8Ω以上であり、これらの値は−55〜125 ℃の熱
衝撃試験1000サイクル処理、PCT試験(121
℃、2気圧)200時間、260℃のはんだバス浸漬1
0秒後においても変化がなく、良好な接続信頼性を示し
た。
【0015】
【発明の効果】本発明の回路板によれば、従来の回路板
のように接着剤の熱膨張係数が大きくないため、チップ
とACF界面でのストレスを緩和できる他、さらに接着
樹脂組成物として40℃での弾性率が150〜1500
MPaである場合にはさらに接着樹脂組成物によって信
頼性試験において生じるストレスを吸収できるため、信
頼性試験後においても接続部での接続抵抗の増大や接着
剤の剥離がなく、接続信頼性が大幅に向上する。また、
本発明の回路板では、接着剤の熱膨張係数が小さくチッ
プとACF界面でのストレスを緩和できることから、チ
ップの電極パッドに突起電極を設けた場合、温度サイク
ル試験下での突起電極の電極パッドからの剥離を大幅に
低減できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井坂 和博 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内 (72)発明者 渡辺 治 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内 (72)発明者 小島 和良 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一の接続端子を有する第一の回路部材
    と、第一の回路部材より熱膨張係数が大きい第二の接続
    端子を有する第二の回路部材とを、第一の接続端子と第
    二の接続端子を対向して配置し、前記対向配置した第一
    の接続端子と第二の接続端子の間に接着剤を介在させ、
    加熱加圧して前記対向配置した第一の接続端子と第二の
    接続端子を電気的に接続させた回路板であって、前記接
    着剤が、接着樹脂組成物100重量部に無機質充填材を
    10〜200重量部の割合で含有してなる接着剤層1と
    接着剤組成物を主成分としてなる接着剤層2を備えた多
    層構成接着剤であり、前記接着剤層1が前記第一の回路
    部材側に接着していることを特徴とする回路板。
  2. 【請求項2】 接着剤層1及び/又は接着剤層2の接着
    剤組成物の硬化後の40℃での弾性率が30〜1500
    MPaである請求項1記載の回路板。
  3. 【請求項3】 接着剤層1及び/又は接着剤層2の接着
    剤組成物がエポキシ樹脂、アクリルゴム、潜在性硬化剤
    を含有している請求項2記載の回路板。
  4. 【請求項4】 アクリルゴムが、その分子中にグリシジ
    ルエーテル基を含有している請求項3記載の回路板。
  5. 【請求項5】 無機質充填材の平均粒径が3ミクロン以
    下である請求項1〜4各項記載の回路板。
  6. 【請求項6】 接着剤層2の接着剤組成物に導電粒子が
    0.1〜30体積%含有されている請求項1〜5各項記
    載の回路板。
  7. 【請求項7】 接着剤層2の接着剤組成物に含有されて
    いる導電粒子の平均粒径が無機充填材の平均粒径に比べ
    て大きい請求項6記載の回路板。
JP03098397A 1997-02-14 1997-02-14 回路板 Expired - Fee Related JP3925746B2 (ja)

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