JPH10273629A - 回路接続用接着剤及び回路板の製造法 - Google Patents

回路接続用接着剤及び回路板の製造法

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JPH10273629A
JPH10273629A JP7941997A JP7941997A JPH10273629A JP H10273629 A JPH10273629 A JP H10273629A JP 7941997 A JP7941997 A JP 7941997A JP 7941997 A JP7941997 A JP 7941997A JP H10273629 A JPH10273629 A JP H10273629A
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貢 藤縄
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続時に溶融粘度を低下でき、結果として耐
熱性を持ち合わせながら、相対向する回路電極間の電気
的導通を良好にでき、熱衝撃、PCTやはんだバス浸漬
試験等の信頼性試験おいて、接続部での接続抵抗の増大
や接着剤の剥離がなく、接続信頼性が向上するフィルム
状接着剤を提供する。 【解決手段】 ポリイミド系樹脂を主成分とする接着剤
層とエポキシ樹脂を主成分とする接着剤層を積層した層
を備えるフィルム状接着剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板同士また
はICチップや電子部品と回路基板の接続に用いられる
接着剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】回路基板同士またはICチップや電子部
品と回路基板の接続とを電気的に接続する際には、接着
剤または導電粒子を分散させた異方導電接着剤が用いら
れている。すなわち、これらの接着剤を電極間に配置し
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。例えば、特開昭62−141083では、エポ
キシ樹脂をベースとした回路接続用接着剤が提案されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エポキ
シ樹脂をベース樹脂とした従来の接着剤を用いた接着剤
は、耐熱性が充分でなく、熱衝撃試験、PCT試験、は
んだバス浸漬試験などの信頼性試験を行うと回路基板の
接続部において、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。このような問題を解決するため
に、接着剤として耐熱性に優れるポリイミド樹脂を用い
る方法が考えられるが、ポリイミド樹脂は、一般に接着
時の溶融粘度が高いため、接続時、回路基板の接続電極
間の接着樹脂を排除することができず、結果として接続
電極間の電気的導通を確保できないという問題があっ
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、相対向する回
路電極を加熱、加圧によって、加圧方向の電極間を電気
的に接続する加熱接着性接着剤において、前記接着剤が
ポリイミド系樹脂を主成分とする接着剤層とエポキシ樹
脂を主成分とする接着剤を積層したことを特徴とする多
層フィルム状接着剤に関するものである。本発明の回路
板の製造法は、第一の接続端子を有する第一の回路部材
と、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本発
明の接着剤を介在させ、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る
ものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の多層フィルム状接着剤
は、ポリイミド系樹脂を主成分とする接着剤層とエポキ
シ樹脂を主成分とする接着剤層が積層されてなる。本発
明において用いられるポリイミド樹脂を主成分とする接
着剤に使用されるポリイミド樹脂としては、例えば下記
化1で表されるテトラカルボン酸二無水物とジアミンを
反応させて得られるポリイミド樹脂が挙げられる。
【0006】
【化1】 テトラカルボン酸二無水物とジアミンの縮合反応は、有
機溶媒中で行う。この場合、テトラカルボン酸二無水物
とジアミンは、等モル又はほぼ等モルで用いるのが好ま
しく、各成分の添加順序は任意である。用いる有機溶媒
としては、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミ
ド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシ
ド、ヘキサメチルホスホリルアミド、m−クレゾール、
o−クロルフェノール等がある。反応温度は80℃以
下、好ましくは0〜50℃である。反応が進行するにつ
れ反応液の粘度が徐々に上昇する。この場合、ポリイミ
ドの前駆体であるポリアミド酸が生成する。ポリイミド
樹脂は、前記反応物(ポリアミド酸)を脱水閉環させて
得ることができる。脱水閉環は120℃〜250℃で熱
処理する方法や化学的方法を用いて行うことができる。
120℃〜250℃で熱処理する方法の場合、脱水反応
で生じる水を系外に除去しながら行うことが好ましい。
この際、ベンゼン、トルエン、キシレン等を用いて水を
共沸除去してもよい。化学的方法で脱水閉環させる場合
は、閉環剤として無水酢酸、無水プロピオン酸、無水安
息酸の酸無水物、ジシクロヘキシルカルボイミド等のカ
ルボジイミド化合物等を用いる。このとき必要に応じて
ピリジン、イソキノリン、トリメチルアミン、アミノピ
リジン、イミダゾール等の閉環触媒を用いてもよい。閉
環剤又は閉環触媒は、テトラカルボン酸二無水物1モル
に対し、それぞれ1〜8モルの範囲で使用するのが好ま
しい。
【0007】また、本発明のポリイミド樹脂を主成分と
する接着層には、必要に応じてエポキシ樹脂、硬化剤、
硬化促進剤の他シランカップリング剤、チタンカップリ
ング剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、
シリコーン系添加剤等を適宜加えてもよい。本発明にお
いて、エポキシ樹脂を主成分とする接着剤に用いられる
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、グリシジルエステル、ビフェニ
ル、脂環式等の1分子中に2個以上のグリシジル基を有
する各種エポキシ化合物等を、単独あるいは2種以上を
混合して用いることが可能である。
【0008】潜在性硬化剤としては、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、及びこれらの変性物があり、これらは単独ある
いは2種以上の混合体として使用できる。特に、エポキ
シ化合物とアミン化合物またはエポキシ化合物、アミン
化合物と活性水素化合物の各成分を反応させたアミンア
ダクト型の潜在性硬化剤が速硬化性、保存安定性の点で
好適である。
【0009】本発明においてエポキシ樹脂を主成分とす
る接着剤は、エポキシ樹脂100重量部に対して潜在性
硬化剤1〜200重量部混合することによって作製でき
る。また、この接着剤層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、接着性に優れる等の特徴を有するので好ましい。
エポキシ樹脂を主成分とする接着剤の溶融粘度(接着剤
から硬化剤を除去した溶融粘度)が5000ポイズを越
える場合は、接続時に接着剤が接続電極間から排除され
ず導電粒子と接続電極との電気的導通が確保できないと
いう問題が生じる。
【0010】本発明のそれぞれの接着剤層には、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、Ag、
Cu、Wやはんだ等の金属粒子またはこれらの金属粒子
表面に、金やパラジウム等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、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】本発明のフィルム状接着層の形成は、ポリ
イミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、潜在性硬
化剤、導電粒子等からなる接着剤組成物を有機溶剤に溶
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。
【0012】本発明で得た接続材料を用いた電極の接続
について説明する。この方法は、接着剤材料を、基板上
の相対峙する電極間に形成し、加熱加圧により両電極の
接触と基板間の接着を得る電極の接続方法である。電極
を形成する基板としては、半導体、ガラス、セラミック
等の無機質、ポリイミド、ポリカーボネート等の有機
物、ガラス/エポキシ等のこれら複合の各組み合わせが
適用できる。
【0013】また本発明の接続材料は、例えばフェイス
ダウン方式により半導体チップを基板と接着フィルムで
接着固定すると共に両者の電極どうしを電気的に接続す
る場合にも使用できる。すなわち、第一の接続端子を有
する第一の回路部材と、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
接続端子の間に本発明の接続材料を介在させ、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回路板を製造することができる。
【0014】このような回路部材としては半導体チッ
プ、抵抗体チップ、コンデンサチップ等のチップ部品、
プリント基板等の基板等が用いられる。これらの回路部
材には接続端子が通常は多数(場合によっては単数でも
良い)設けられており、前記回路部材の少なくとも1組
をそれらの回路部材に設けられた接続端子の少なくとも
一部を対向配置し、対向配置した接続端子間に接着剤を
介在させ、加熱加圧して対向配置した接続端子どうしを
電気的に接続して回路板とする。回路部材の少なくとも
1組を加熱加圧することにより、対向配置した接続端子
どうしは、直接接触により又は異方導電性接着剤の導電
粒子を介して電気的に接続することができる。
【0015】
【作用】本発明によれば、従来の耐熱性の点では有利な
ポリイミド系接着剤の問題であった接続電極間の電気的
導通不良を、ポリイミド系接着剤層に溶融粘度が低いエ
ポキシ樹脂を主成分とする接着剤層を積層することによ
って、接続時の溶融粘度を低下でき、結果として耐熱性
を持ち合わせながら、相対向する回路電極間の電気的導
通を良好にできた。また、本発明のフィルム状接着剤
は、ポリイミドを主成分とする接着層面を、ポリイミド
膜が絶縁層として用いられているチップやポリイミド樹
脂系基材等、一般に良好な接着強度が得にくいとされる
部材に接続する際、良好な接着強度が得やすいという利
点もある。
【0016】
【実施例】
実施例1 以下に、本発明に基づいて詳細に説明する。エチレンビ
ストリメート二無水物(0.1モル)と2,2−ビス
(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン(0.1モ
ル)を反応させて合成したポリイミド樹脂100gをジ
メチルアセトアミド/シクロヘキサン/(1/1)の混
合溶液233gに溶解し、30%の溶液を得た。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、80℃で10分、続いて150℃で30分加熱
し、厚み20μmのポリイミド樹脂を主成分とする接着
層1を作製した。次に、フェノキシ樹脂175gを酢酸
エチル400gに溶解し、30%の溶液を得た。次い
で、アミンアダクト型潜在性硬化剤100gとビスフェ
ノール型エポキシ樹脂(エポキシ当量185)225g
をこの溶液に加え、攪拌し、さらにニッケル粒子(直
径:5μm)を2vol%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2
0μmのエポキシ樹脂を主成分とする接着層2を作製し
た。次に、接着層1と接着層2を40℃で加熱しなが
ら、ロールラミネータでラミネートすることによって、
ポリイミド樹脂を主成分とする接着層とエポキシ樹脂を
主成分とする接着層が積層されたフィルム状接着剤を得
た。次に、作製したフィルム状接着剤を用いて、金バン
プ(面積:80μm×80μm、スペース30μm、高
さ:15μm、バンプ数288)付きチップ(10mm
×10mm、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。フィルム状接着剤(12mm×12mm)のエポキ
シ樹脂を主成分とする接着層面をNi/AuめっきCu
回路プリント基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8
mm)に80℃、10kgf/cm2 で貼り付けた後、
セパレータを剥離し、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)の位置合
わせを行った。次いで、230℃、30g/バンプ、1
5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、接続抵抗は108 Ω以上であ
り、これらの値は−55〜125℃の熱衝撃試験100
0サイクル処理、PCT試験(121℃、2気圧)20
0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。
【0017】実施例2 デカメチレンビストリメート二無水物(0.08モル)
及びペンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(0.0
2モル)の酸無水物と、2,2−ビス(4−アミノフェ
ノキシフェニル)プロパン(0.08モル)及び3,
3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノフ
ェニルメタン(0.02モル)のジアミンを反応させて
合成したポリイミド樹脂100gをジメチルアセトアミ
ド/シクロヘキサノン/(1/1)の混合溶液233g
に溶解し、30%の溶液を得た。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、80℃
で10分、続いて150℃で30分加熱し、厚み20μ
mのポリイミド樹脂を主成分とする接着層1を作製し
た。次に、フェノキシ樹脂175gを酢酸エチル400
gに溶解し、30%の溶液を得た。次いで、アミンアダ
クト型潜在性硬化剤100gとビスフェノール型エポキ
シ樹脂(エポキシ当量185)225gをこの溶液に加
え、攪拌し、さらにニッケル粒子(直径:5μm)を2
vol%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のエポキシ樹
脂を主成分とする接着層2を作製した。次に、接着層1
と接着層2を40℃で加熱しながら、ロールラミネータ
でラミネートすることによって、ポリイミド樹脂を主成
分とする接着層とエポキシ樹脂を主成分とする接着層が
積層されたフィルム状接着剤を得た。次に、作製したフ
ィルム状接着剤を用いて、金バンプ(面積:80μm×
80μm、スペース30μm、高さ:15μm、バンプ
数288)付きチップ(10mm×10mm、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。フィルム状接着剤
(12mm×12mm)のエポキシ樹脂を主成分とする
接着層面を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℃、10
kgf/cm2 で貼り付けた後、セパレータを剥離し、
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)の位置合わせを行った。次い
で、230℃、30g/バンプ、10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2
mΩ、接続抵抗は108 Ω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、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。次に、作製した接着フィルム2を
用いて、金バンプ(面積:80μm×80μm、スペー
ス30μm、高さ:15μm、バンプ数288)付きチ
ップ(10mm×10mm)と、Ni/AuめっきCu
回路プリント基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8
mm)の接続を以下に示すように行った。フィルム状接
着剤(12mm×12mm)をNi/AuめっきCu回
路プリント基板に80℃、10kgf/cm2 で貼り付
けた後、セパレータを剥離し、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合わせを行っ
た。次いで、170℃、30g/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。
本接続後のチップの反りは、3.8ミクロン(チップ側
に凸状の反り)であった。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、接続抵抗は
108 Ω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。
【0018】比較例1 実施例1ポリイミド樹脂を100gをジメチルアセトア
ミド/シクロヘキサン/(1/1)の混合溶液233g
に溶解し、30%の溶液を得た。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、80℃
で10分、続いて150℃で30分加熱し、厚み40μ
mのポリイミド樹脂を主成分とするフィルム状接着剤を
作製した。次に、作製したフィルム状接着剤を用いて、
金バンプ(面積:80μm×80μm、スペース30μ
m、高さ:15μm、バンプ数288)付きチップ(1
0mm×10mm、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。フィルム状接着剤(12mm×12mm)をN
i/AuめっきCu回路プリント基板(厚み:0.8m
m)に80℃、10kgf/cm2 で貼り付けた後、セ
パレータを剥離し、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合わせを行った。次いで、
230℃、30g/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
続抵抗を測定したところ、一部のバンプで接着剤の排除
性低下に基づく導通不良があった。
【0019】比較例2 実施例2ポリイミド樹脂を100gをジメチルアセトア
ミド/シクロヘキサン/(1/1)の混合溶液233g
に溶解し、30%の溶液を得た。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、80℃
で10分、続いて150℃で30分加熱し、厚み40μ
mのポリイミド樹脂を主成分とするフィルム状接着剤を
作製した。次に、作製したフィルム状接着剤を用いて、
金バンプ(面積:80μm×80μm、スペース30μ
m、高さ:15μm、バンプ数288)付きチップ(1
0mm×10mm、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。フィルム状接着剤(12mm×12mm)をNi
/AuめっきCu回路プリント基板(厚み:0.8m
m)に80℃、10kgf/cm2 で貼り付けた後、セ
パレータを剥離し、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合わせを行った。次いで、
230℃、30g/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108 Ω以上であったが、接続抵抗は、1バン
プあたり最高で10800mΩ、平均で7600mΩ、
で良好な電気的導通を確保できなかった。また、接続抵
抗は−55〜125℃の熱衝撃試験200サイクル処
理、PCT試験(121℃、2気圧)40時間、260
℃のはんだバス浸漬10秒後において電気的導通が不良
になった。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明の接着剤によれば、
耐熱性に優れるポリイミド樹脂を主成分とする接着層と
溶融流動性に優れるエポキシ樹脂を主成分とする接着層
を積層化したフィルム状接着剤であるため、接続時に溶
融粘度を低下でき、結果として耐熱性を持ち合わせなが
ら、相対向する回路電極間の電気的導通を良好にでき、
熱衝撃、PCTやはんだバス浸漬試験等の信頼性試験お
いて、接続部での接続抵抗の増大や接着剤の剥離がな
く、接続信頼性が向上する。したがって、本発明のフィ
ルム状接着剤は、ICチップ、プリント基板、液晶パネ
ル、コンデンサ、プリント基板等の相対向する回路電極
を接続時の加圧方向にのみ電気的に接続するために、好
適に用いられる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相対向する回路電極を加熱、加圧によっ
    て、加圧方向の電極間を電気的に接続する加熱接着性接
    着剤において、前記接着剤がポリイミド系樹脂を主成分
    とする接着剤層とエポキシ樹脂を主成分とする接着剤層
    を積層した層を備えることを特徴とする回路接続用接着
    剤。
  2. 【請求項2】 エポキシ樹脂を主成分とする接着剤が潜
    在性硬化剤を含有することを特徴とする請求項1記載の
    回路接続用接着剤。
  3. 【請求項3】 エポキシ樹脂を主成分とする接着剤の接
    続温度における溶融粘度が5000ポイズ以下であるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の回路接続用接着
    剤。
  4. 【請求項4】接着剤の各層の少なくとも一つの層に0.
    01〜30体積%の導電粒子が分散されていることを特
    徴とする請求項1〜3各項記載の回路接続用接着剤。
  5. 【請求項5】 第一の接続端子を有する第一の回路部材
    と、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請求
    項1〜4各項記載の回路接続用接着剤を介在させ、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る回路板の製造法。
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