JPWO2011052615A1 - 導電接続材料及びそれを用いた端子間の接続方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、本発明者は、接着面全体に端子が配置されたフルグリッド型の電子部材同士を接着する場合と、接着面の周辺にのみ端子が配置されたペリフェラル型の電子部材同士を接着する場合とでは、端子間の電気的接続に必要な金属箔の量及び導電性領域の周囲を取り囲んで隣接端子間の絶縁性を確保するために必要な樹脂組成物の量が異なることに着目した。本願発明者らは鋭意検討の結果、被着体の接着面において端子が占める面積の比率(面積占有率)に応じて樹脂組成物と金属箔の体積比を適切な範囲に設定することで、端子間の電気的接続及び絶縁信頼性がさらに良好なものとなることを見い出し、本発明を完成させるに至った。
[1]樹脂組成物(A)と、半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)とから構成される積層構造を有する導電接続材料であって、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が1〜40であることを特徴とする導電接続材料。
[2]対向する端子間を電気的に接続するための導電接続材料であって、前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が3%以上50%以下である場合に用いられるものである、[1]記載の導電接続材料。
[3]樹脂組成物(A)と、半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)とから構成される積層構造を有する導電接続材料であって、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が20〜500であることを特徴とする導電接続材料。
[4]対向する端子間を電気的に接続するための導電接続材料であって、前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が0.1%以上3%未満である場合に用いられるものである、[3]記載の導電接続材料。
[5]前記樹脂組成物(A)が、重量平均分子量8,000〜1,000,000の高分子成分を含む、[1]〜[4]のいずれか1項記載の導電接続材料。
[6]前記高分子成分が、フェノキシ樹脂、(メタ)アクリル系樹脂及びポリイミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、[5]記載の導電接続材料。
[7]前記高分子成分の配合量が、前記樹脂組成物(A)の全重量に対して、5〜50重量%である、[5]又は[6]記載の導電接続材料。
[8]前記樹脂組成物(A)が、フェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物を含む、[1]〜[7]のいずれか1項記載の導電接続材料。
[9]前記フェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物が、下記一般式(1)で示される化合物を含む、[8]記載の導電接続材料。
HOOC−(CH2)n−COOH (1)
[式中、nは、1〜20の整数である。]
[10]前記フェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物が、下記一般式(2)及び/又は(3)で示される化合物を含む、[8]又は[9]記載の導電接続材料。
[11]前記金属箔の融点が100℃〜330℃である、[1]〜[10]のいずれか1項に記載の導電接続材料。
[12]樹脂組成物層/金属箔層/樹脂組成物層からなる積層構造を含む、[1]〜[11]のいずれか1項記載の導電接続材料。
[13]樹脂組成物層/金属箔層からなる積層構造を含む、[1]〜[11]のいずれか1項記載の導電接続材料。
[14][1]〜[13]のいずれか1項記載の導電接続材料を対向する端子間に配置する配置工程と、前記金属箔の融点以上であり、且つ、前記樹脂組成物の硬化が完了しない温度で前記導電接続材料を加熱する加熱工程と、前記樹脂組成物を硬化させる硬化工程と、を含む端子間の接続方法。
上記接続方法において、前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が3%以上50%以下である場合、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が1〜40である導電接続材料を用いることが好ましい。
また、前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が0.1%以上3%未満である場合、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が20〜500である導電接続材料を用いることが好ましい。
[15][1]〜[13]のいずれか1項記載の導電接続材料を対向する端子間に配置する配置工程と、前記金属箔の融点以上であり、且つ、前記樹脂組成物が軟化する温度で前記導電接続材料を加熱する加熱工程と、前記樹脂組成物を固化させる固化工程と、を含む端子間の接続方法。
上記接続方法において、前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が3%以上50%以下である場合、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が1〜40である導電接続材料を用いることが好ましい。
また、前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が0.1%以上3%未満である場合、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が20〜500である導電接続材料を用いることが好ましい。
[16]電子部材間が、[1]〜[13]のいずれか1項記載の導電接続材料を用いて電気的に接続されてなる、電気、電子部品。
本発明の導電接続材料は、樹脂組成物と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔とから構成される。その形態は、樹脂組成物層と金属箔層とからなる多層構造を有する積層体であり、樹脂組成物層及び金属箔層は各々一層であっても複数層であってもよい。導電接続材料の積層構造は特に制限されなく、樹脂組成物層と金属箔層との二層構造(樹脂組成物層/金属箔層)でもよいし、樹脂組成物層あるいは金属箔層の何れか又は両方を複数含む三層構造又はそれ以上の多層構造でもよい。なお、樹脂組成物層又は金属箔層を複数用いる場合、各層の組成は同一でもよく、異なっていてもよい。
体積比((A)/(B))=(S(B)−S)/(S−S(A))
S :導電接続材料の比重
S(A):樹脂組成物の比重
S(B):金属箔の比重
本発明の導電接続材料に用いる樹脂組成物は、常温で液状又は固形状のいずれの形態であってもよい。ここで「常温で液状」とは、常温(25℃)で一定の形態を持たない状態を意味する。ペースト状も液状に含まれる。
本発明で用いる硬化性樹脂組成物には、硬化性樹脂のほか、必要に応じて、高分子成分、硬化剤、硬化促進剤、フェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物、シランカップリング剤などが含まれる。
本発明で用いる硬化性樹脂は、通常、半導体装置製造用の接着剤成分として使用できるものであれば特に限定されない。例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂(不飽和ポリエステル樹脂)、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂(ポリイミド前駆体樹脂)、ビスマレイミド−トリアジン樹脂などが挙げられる。特に、エポキシ樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、マレイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるという観点からエポキシ樹脂を用いることが好ましい。これらの硬化性樹脂は1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
例えば、硬化性樹脂組成物が液状の場合、硬化性樹脂の含有量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、10重量%以上が好ましく、15重量%以上がより好ましく、20重量%以上がさらに好ましく、25重量%以上がさらにより好ましく、30重量%以上がなお好ましく、35重量%以上が特に好ましい。また、100重量%未満が好ましく、95重量%以下がより好ましく、90重量%以下がさらに好ましく、75重量%以下がさらにより好ましく、65重量%以下がなお好ましく、55重量%以下が特に好ましい。
硬化性樹脂組成物が固形状の場合は、硬化性樹脂の含有量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、5重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましく、15重量%以上がさらに好ましく、20重量%以上が特に好ましい。また、90重量%以下が好ましく、85重量%以下がより好ましく、80重量%以下がさらに好ましく、75重量%以下がさらにより好ましく、65重量%以下がなお好ましく、55重量%以下が特に好ましい。
硬化性樹脂の含有量が前記範囲内にあると端子間の電気的接続強度及び機械的接着強度を十分に確保することができる。
室温で液状のエポキシ樹脂のエポキシ当量は、150〜300g/eqが好ましく、160〜250g/eqがより好ましく、170〜220g/eqが特に好ましい。前記エポキシ当量が上記下限未満になると硬化物の収縮率が大きくなる傾向があり、反りが生じることがある。他方、前記上限を超えると、フィルム形成性樹脂を併用した場合に、フィルム形成性樹脂、特にポリイミド樹脂との反応性が低下する傾向にある。
室温で固形状のエポキシ樹脂のエポキシ当量は、150〜3000g/eqが好ましく、160〜2500g/eqがより好ましく、170〜2000g/eqが特に好ましい。
室温で固形状のエポキシ樹脂の軟化点は、40〜120℃が好ましく、50〜110℃がより好ましく、60〜100℃が特に好ましい。前記軟化点が前記範囲内にあると、タック性を抑えることができ、容易に取り扱うことが可能となる。
固形状の硬化性樹脂組成物を使用する場合、前記硬化性樹脂と高分子成分とを併用することが好ましい。本発明で用いる高分子成分は、重量平均分子量が8,000以上のものであることが好ましく、8,500以上のものが好ましく、9,000以上のものがより好ましい。また、高分子成分の重量平均分子量は1,000,000以下のものが好ましく、950,000以下のものがより好ましく、900,000以下のものがさらに好ましい。硬化性樹脂と高分子成分とを併用することで、製膜性を向上させることができる。また、硬化前の導電接続材料の流動性を抑制することができる。なお、上記高分子成分の重量平均分子量は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)により測定することができる。
本発明に用いることのできる高分子成分は熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のいずれでもよく、また、これらを併用することもできる。具体的に、高分子成分としては、(メタ)アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂(飽和ポリエステル樹脂)、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロンなどが挙げられる。中でも、(メタ)アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂及びポリイミド樹脂が好ましい。高分子成分は1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
例えば、固形状の硬化性樹脂組成物の場合には、高分子成分の含有量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、5重量%以上であることが好ましく、10重量%以上であることがより好ましく、15重量%以上であることが特に好ましい。また、50重量%以下であることが好ましく、45重量%以下であることがより好ましく、40重量%以下であることが特に好ましい。高分子成分の含有量が前記範囲内にあると溶融前の硬化性樹脂組成物の流動性を抑制することができ、導電接続材料を容易に取り扱うことが可能となる。
本発明で用いる硬化剤としては、フェノール類、酸無水物及びアミン化合物が好ましく挙げられる。硬化剤は、硬化性樹脂の種類などに応じて適宜選択することができる。例えば、硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合、エポキシ樹脂との良好な反応性、硬化時の低寸法変化及び硬化後の適切な物性(例えば、耐熱性、耐湿性など)が得られる点で硬化剤としてフェノール類を用いることが好ましく、硬化性樹脂の硬化後の物性が優れている点で2官能以上のフェノール類がより好ましい。また、このような硬化剤は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
例えば、硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合、硬化剤の含有量は硬化性樹脂組成物の全重量に対して、0.1〜50重量%が好ましく、0.2〜40重量%がより好ましく、0.5〜30重量%が特に好ましい。硬化剤の含有量が前記範囲内にあると端子間の電気的接続強度及び機械的接着強度を十分に確保することができる。
本発明で用いる硬化促進剤としては、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4−ジアミノ−6−[2'−メチルイミダゾリル(1')]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2'−ウンデシルイミダゾリル(1')]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2'−エチル−4−メチルイミダゾリル(1')]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2'−メチルイミダゾリル(1')]−エチル−s−トリアジンのイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、2−メチルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシジメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物が挙げられる。
例えば、イミダゾール化合物を使用する場合には、イミダゾール化合物の含有量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、0.001重量%以上が好ましく、0.003重量%以上がより好ましく、0.005重量%以上が特に好ましい。また、1.0重量%以下が好ましく、0.7重量%以下がより好ましく、0.5重量%以下が特に好ましい。イミダゾール化合物の含有量が前記下限未満になると硬化促進剤としての作用が十分に発揮されず、硬化性樹脂組成物を十分に硬化できない場合がある。他方、イミダゾール化合物の含有量が前記上限を超えると、硬化性樹脂組成物の硬化が完了する前に半田又は錫が端子表面に十分に移動せず、絶縁性領域に半田又は錫が残り絶縁性が十分に確保できない場合がある。また、導電接続材料の保存安定性が低下する場合がある。
本発明で用いるフェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物は、端子及び金属箔の表面酸化膜など金属酸化膜を還元する機能(フラックス機能)を有するものであることが好ましい。
HOOC−(CH2)n−COOH (1)
(式(1)中、nは1〜20の整数である。)
で表される脂肪族カルボン酸が好ましく、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸がより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸としては、脂肪族炭化水素基にカルボキシル基が2個結合した化合物が好ましく挙げられる。脂肪族炭化水素基は、飽和又は不飽和の非環式であってもよいし、飽和又は不飽和の環式であってもよい。また、脂肪族炭化水素基が非環式の場合には直鎖状でも分岐状でもよい。
例えば、樹脂組成物が液状の場合、フェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物の含有量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、1重量%以上が好ましく、2重量%以上がより好ましく、3重量%以上が特に好ましい。また、50重量%以下が好ましく、40重量%以下がより好ましく、30重量%以下がさらに好ましく、25重量%以下が特に好ましい。
固形状の樹脂組成物の場合には、フェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物の含有量は、硬化性樹脂組成物の全重量に対して、1重量%以上が好ましく、2重量%以上がより好ましく、3重量%以上が特に好ましい。また、50重量%以下が好ましく、40重量%以下がより好ましく、30重量%以下がさらに好ましく、25重量%以下が特に好ましい。
フェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物の含有量が上記範囲内であると、金属箔及び端子の表面酸化膜を電気的に接合できる程度に除去することができる。さらに、樹脂組成物が硬化性樹脂の場合、硬化時に、樹脂に効率よく付加して樹脂の弾性率又はTgを高めることができる。また、未反応のフェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物に起因するイオンマイグレーションの発生を抑制することができる。
本発明で用いるシランカップリング剤としては、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤などが挙げられる。シランカップリング剤を添加することにより、接合部材と導電接続材料との密着性を高めることができる。シランカップリング剤は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明においては、樹脂組成物として熱可塑性樹脂組成物を用いることもできる。
本発明で用いる熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂のほか、必要に応じて、フェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物、シランカップリング剤などが含まれる。
本発明で用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、酢酸ビニル系、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、塩化ビニル樹脂、(メタ)アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、イソブチレン樹脂、ビニルエーテル樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル等が挙げられる。熱可塑性樹脂は、単一の重合体でもよく、上記熱可塑性樹脂の2種以上の共重合体でもよい。
例えば、熱可塑性樹脂組成物が液状の場合、熱可塑性樹脂の含有量は、熱可塑性樹脂組成物の全重量に対して、10重量%以上が好ましく、15重量%以上がより好ましく、20重量%以上がさらに好ましく、25重量%以上がさらにより好ましく、30重量%以上がなお好ましく、35重量%以上が特に好ましい。また、100重量%以下が好ましく、95重量%以下がより好ましく、90重量%以下がさらに好ましく、75重量%以下がさらにより好ましく、65重量%以下がなお好ましく、55重量%以下が特に好ましい。
熱可塑性樹脂組成物が固形状の場合は、熱可塑性樹脂の含有量は、熱可塑性樹脂組成物の全重量に対して、5重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましく、15重量%以上がさらに好ましく、20重量%以上が特に好ましい。また、90重量%以下が好ましく、85重量%以下がより好ましく、80重量%以下がさらに好ましく、75重量%以下がさらにより好ましく、65重量%以下がなお好ましく、55重量%以下が特に好ましい。
熱可塑性樹脂の含有量が上記の範囲内であると端子間の電気的接続強度及び機械的接着強度を十分に確保することができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物で用いるフェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物、シランカップリング剤、その他の添加剤は、前記「(a)硬化性樹脂組成物」において説明したものと同じものを用いることができる。各成分の含有量、好ましい化合物及び調製方法も硬化性樹脂組成物で説明したものと同様である。
本発明において金属箔層は、半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔で構成される層である。金属箔層は平面視で樹脂組成物層の少なくとも一部に形成されていればよく、樹脂組成物層の全面に形成されていてもよい。
本発明で用いる樹脂組成物が25℃で液状の場合、例えば、金属箔を液状の樹脂組成物に浸漬させ、金属箔の両面に液状の樹脂組成物を付着させて、本発明の導電接続材料を製造することができる。樹脂組成物の厚み制御が必要な場合は、液状の樹脂組成物に浸漬させた金属箔を一定の間隙を有するバーコーターを通過させる方法や液状の樹脂組成物をスプレーコーター等により吹き付ける方法により作製することができる。
なお、導電接続材料の製造方法は上記方法に制限されない。導電接続材料の製造方法は、目的や用途に応じて当業者が適宜選択することができる。
次に、本発明の端子間の接続方法について説明する。
本発明の接続方法は前記導電接続材料を用いて端子間を接続する方法にかかるものであり、導電接続材料を対向する端子間に配置する配置工程と、前記導電接続材料を加熱する加熱工程と、前記樹脂組成物を硬化又は固化させる硬化/固化工程とを含む。本発明の接続方法は、例えば、半導体ウエハ、半導体チップ、リジッド基板、フレキシブル基板、その他の電気、電子部品に形成されている端子同士を接続する際などに用いることができる。
導電接続材料に用いる樹脂組成物が硬化性樹脂組成物である場合、本発明の端子間の接続方法は、前記硬化性樹脂組成物と金属箔とを含む導電接続材料を対向する端子間に配置する配置工程と、前記金属箔の融点以上であり、且つ、前記硬化性樹脂組成物の硬化が完了しない温度で前記導電接続材料を加熱する加熱工程と、前記硬化性樹脂組成物を硬化させる硬化工程と、を含む。
(a)配置工程
先ず、図2に示すように、端子11が設けられた基板10と端子21が設けられた基板20とを、端子11と端子21とが対向するように位置あわせし、これらの端子間に、金属箔110と金属箔110の両面に設けられた硬化性樹脂組成物120とからなる導電接続材料30を配置する。この時、導電接続材料30はロールラミネータ又はプレス等の装置を使用し、図4に示すように、あらかじめ基板10又は基板20の片側、あるいは、基板10及び基板20の双方に熱圧着されていてもよい。また、前記端子11及び21の表面は、電気的な接続を良好にするために、必要により、洗浄、研磨、めっき及び表面活性化などの処理を施してもよい。
加熱工程では、前記配置工程において端子間に配置した導電接続材料を、金属箔の融点以上で加熱する。加熱温度は、金属箔の融点以上であればよく、例えば加熱時間を短くするなど、加熱時間を調整することによって、半田又は錫が硬化性樹脂中を移動できる範囲すなわち「硬化性樹脂組成物の硬化が完了しない」範囲であれば、その上限は特に制限されない。加熱温度は、金属箔の融点より5℃以上高い温度が好ましく、10℃以上高い温度がより好ましく、20℃以上高い温度がさらに好ましく、30℃以上高い温度が特に好ましい。
さらに、加圧又は加熱する際に超音波や電場などを加えたり、レーザーや電磁誘導などの特殊加熱を適用してもよい。
本発明の接続方法においては、前記加熱工程で導電性領域130と絶縁性領域140とを形成した後、硬化性樹脂組成物を硬化させて絶縁性領域140を固定する。これにより、前記端子間の電気的信頼性及び機械的接続強度を十分に確保することができる。特に本発明の接続方法においては、高絶縁抵抗値を有する硬化性樹脂組成物を使用しているため、絶縁性領域の絶縁性をより十分に確保することができる。
次に、導電接続材料に用いる樹脂組成物が熱可塑性樹脂組成物である場合について説明する。導電接続材料に用いる樹脂組成物が熱可塑性樹脂組成物である場合、本発明の端子間の接続方法は、前記熱可塑性樹脂組成物と金属箔とを含む導電接続材料を対向する端子間に配置する配置工程と、前記金属箔の融点以上であり、且つ、前記熱可塑性樹脂組成物が軟化する温度で前記導電接続材料を加熱する加熱工程と、前記熱可塑性樹脂組成物を固化させる固化工程と、を含む。以下、各工程について説明する。
熱可塑性樹脂組成物と金属箔とを含む導電接続材料を使用した場合も、前記硬化性樹脂組成物と金属箔とを含む導電接続材料を使用した場合と同様に導電接続材料を配置することができる。
加熱工程は、特に制限されないが、前記配置工程において端子間に配置した導電接続材料を、金属箔の融点以上で加熱する。加熱温度は、金属箔の融点より5℃以上高い温度が好ましく、10℃以上高い温度がより好ましく、20℃以上高い温度がさらに好ましく、30℃以上高い温度が特に好ましい。加熱温度は、金属箔の融点以上であり、熱可塑性樹脂組成物が軟化して半田又は錫が熱可塑性樹脂中を移動できる範囲すなわち「熱可塑性樹脂組成物が軟化する」範囲であれば、その上限は特に制限されない。
本発明の接続方法においては、前記加熱工程で導電性領域130と絶縁性領域140とを形成した後、熱可塑性樹脂組成物を固化させて絶縁性領域140領域を固定する。これにより、前記端子間の電気的信頼性及び機械的接続強度を十分に確保することができる。
本発明は、電子部材の電気的接続面に本発明の導電接続材料が接着してなる導電接続材料付き電子部材をも包含する。本発明の導電接続材料付き電子部材において、導電接続材料の電子部材の電気的接続面との接着面は樹脂組成物層であることが好ましい。該樹脂組成物層は、電子部材の電気的接続面に直接接着されていてもよいし、接着剤層を介して接着されていてもよい。本発明の導電接続材料付き電子部材を互いに貼り合わせ、あるいは、本発明の導電接続材料付き電子部材を他の電子部材の電気的接続面と貼り合わせて熱圧着させることで、電子部材間を電気的に接続することができる。
本発明では、このようにして得られた本発明の導電接続材料を用いて電子部材間が電気的に接続されてなる半導体ウエハ、半導体チップ、リジッド基板及びフレキシブル基板、その他の電気、電子部品をも包含する。
のではない。
(1)硬化性樹脂組成物の調製
表1に示した各成分を、メチルエチルケトン(MEK)に溶解して樹脂固形分40%の樹脂組成物のワニスを得た。得られたワニスを、コンマコーターを用いて、ポリエステルシートに塗布し、90℃で5分間乾燥させて、表1記載の厚みを有するフィルム状の硬化性樹脂組成物を2枚得た。
得られたフィルム状の硬化性樹脂組成物を60℃、0.3MPa、0.3m/minの条件で、表1に示した厚みを有する半田箔の両面にラミネートし、導電接続材料を製造した。
体積比((A)/(B))=(S(B)−S)/(S−S(A))
S :導電接続材料の比重
S(A):樹脂組成物の比重
S(B):金属箔の比重
比重は、それぞれ、空気中での重量と水中での重量から以下のようにして求めた。
比重S=W/(W−W1)
W :空気中での重量(g)
W1:水中での重量(g)
次に、得られた導電接続材料を用いて基板の端子間接続を行った。基板として、FR−4基材(厚み0.1mm)と回路層(銅回路、厚み12μm)からなり、銅回路上にNi/Auメッキ(厚み3μm)を施して形成される接続端子(端子径及び隣接する端子間の中心距離は表1記載のとおり)を有するものを使用した。基板間のギャップ及び樹脂組成物と金属箔の接着面積に対する電極(パッド)の面積占有率(%)は、表1に示したとおりである。
このような接続端子を有する基板間に、前記導電接続材料を配置し、熱圧着装置((株)筑波メカニクス製「TMV1−200ASB」)を用いて表1に示した条件で熱圧着を施し、端子間を接続・BR>オた。その後、180℃で1時間加熱して硬化性樹脂組成物を硬化させて、積層体を得た。
実施例1〜4と同様にして硬化性樹脂組成物を調製し、表1記載の厚みを有する硬化性樹脂組成物を得た。得られたフィルム状の硬化性樹脂組成物を60℃、0.3MPa、0.3m/minの条件で、表1に示した厚みを有し、内寸8mm×8mm、外寸10mm×10mmの額縁状に加工された半田箔の両面にラミネートし、導電接続材料を製造した。
上述した方法で樹脂組成物(A)と金属箔(B)との体積比((A)/(B))を求め、表1に示した。さらに、基板として、FR−4基材(厚み0.1mm)と回路層(銅回路、厚み12μm)からなり、銅回路上にNi/Auメッキ(厚み3μm)を施して形成される接続端子(端子径及び隣接する端子間の中心距離は表1記載のとおり)を外縁部に1列有するものを使用した以外は、上記実施例1〜4と同様の方法(前記「(3)端子間接続」記載の方法)で、得られた導電接続材料を用いて基板の端子間接続を行った。基板の端子径、隣接する端子間の中心距離、基板間のギャップ、基板の接着面積に対する電極(パッド)の面積占有率(%)を表1に示した。
[実施例6]
実施例1〜4と同様にして硬化性樹脂組成物を調製し、表1記載の厚みを有する硬化性樹脂組成物を得た。得られたフィルム状の硬化性樹脂組成物を60℃、0.3MPa、0.3m/minの条件で、表1に示した厚みを有し、内寸9mm×9mm、外寸10mm×10mmの額縁状に加工された半田箔の両面にラミネートし、導電接続材料を製造した。上述した方法で樹脂組成物(A)と金属箔(B)との体積比((A)/(B))を求め、表1に示した。さらに、基板として、FR−4基材(厚み0.1mm)と回路層(銅回路、厚み12μm)からなり、銅回路上にNi/Auメッキ(厚み3μm)を施して形成される接続端子(端子径及び隣接する端子間の中心距離は表1記載のとおり)を外縁部に2列有するものを使用した以外は、上記実施例1〜4と同様の方法(前記「(3)端子間接続」記載の方法)で、得られた導電接続材料を用いて基板の端子間接続を行った。基板の端子径、隣接する端子間の中心距離、基板間のギャップ、基板の接着面積に対する電極(パッド)の面積占有率(%)を表1に示した。
[比較例1]
上記実施例1〜4と同様にして硬化性樹脂組成物を調製し、表2記載の厚みを有する硬化性樹脂組成物を得た。得られたフィルム状の硬化性樹脂組成物を60℃、0.3MPa、0.3m/minの条件で、表2に示した厚みを有する半田箔の両面にラミネートし、導電接続材料を製造した。上述した方法で樹脂組成物(A)と金属箔(B)との体積比((A)/(B))を求め、表2に示した。さらに、上記実施例1〜4と同様の方法(前記「(3)端子間接続」記載の方法)で、得られた導電接続材料を用いて基板の端子間接続を行った。基板の端子径、隣接する端子間の中心距離、基板間のギャップ、基板の接着面積に対する電極(パッド)の面積占有率(%)を表2に示した。
[比較例2]
実施例1〜4と同様にして硬化性樹脂組成物を調製し、表2記載の厚みを有する硬化性樹脂組成物を得た。得られたフィルム状の硬化性樹脂組成物を60℃、0.3MPa、0.3m/minの条件で、表1に示した厚みを有し、内寸9mm×9mm、外寸10mm×10mmの額縁状に加工された半田箔の両面にラミネートし、導電接続材料を製造した。上述した方法で樹脂組成物(A)と金属箔(B)との体積比((A)/(B))を求め、表1に示した。さらに、基板として、FR−4基材(厚み0.1mm)と回路層(銅回路、厚み12μm)からなり、銅回路上にNi/Auメッキ(厚み3μm)を施して形成される接続端子(端子径及び隣接する端子間の中心距離は表1記載のとおり)を外縁部に1列有するものを使用した以外は、上記実施例1〜4と同様の方法(前記「(3)端子間接続」記載の方法)で、得られた導電接続材料を用いて基板の端子間接続を行った。基板の端子径、隣接する端子間の中心距離、基板間のギャップ、基板の接着面積に対する電極(パッド)の面積占有率(%)を表1に示した。
上記実施例1〜4と同様にして硬化性樹脂組成物を調製し、表2記載の厚みを有する硬化性樹脂組成物を得た。得られたフィルム状の硬化性樹脂組成物を60℃、0.3MPa、0.3m/minの条件で、表2に示した厚みを有する半田箔の両面にラミネートし、導電接続材料を製造した。上述した方法で樹脂組成物(A)と金属箔(B)との体積比((A)/(B))を求め、表2に示した。さらに、上記実施例1〜4と同様の方法(前記「(3)端子間接続」記載の方法)で、得られた導電接続材料を用いて基板の端子間接続を行った。基板の端子径、隣接する端子間の中心距離、基板間のギャップ、基板の接着面積に対する電極(パッド)の面積占有率(%)を表2に示した。
[参考例2]
実施例1〜4と同様にして硬化性樹脂組成物を調製し、表2記載の厚みを有する硬化性樹脂組成物を得た。得られたフィルム状の硬化性樹脂組成物を60℃、0.3MPa、0.3m/minの条件で、表2に示した厚みを有する半田箔の両面にラミネートし、導電接続材料を製造した。上述した方法で樹脂組成物(A)と金属箔(B)との体積比((A)/(B))を求め、表2に示した。さらに、基板として、FR−4基材(厚み0.1mm)と回路層(銅回路、厚み12μm)からなり、銅回路上にNi/Auメッキ(厚み3μm)を施して形成される接続端子(端子径及び隣接する端子間の中心距離は表1記載のとおり)を外縁部に2列有するものを使用した以外は、上記実施例1〜4と同様の方法(前記「(3)端子間接続」記載の方法)で、得られた導電接続材料を用いて基板の端子間接続を行った。基板の端子径、隣接する端子間の中心距離、基板間のギャップ、基板の接着面積に対する電極(パッド)の面積占有率(%)を表2に示した。
接続抵抗は、積層体において対向する端子間の抵抗を4端子法(抵抗計:岩崎通信機(株)製「デジタルマルチメータVOA7510」、測定プローブ:日置電機(株)製「ピン型リード9771」)により12点測定した。その平均値が30mΩ未満の場合を「A」、30mΩ以上の場合を「B」と判定した。
積層体において対向する端子10組について、その端子間の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子(株)製「JSM−7401F」)で観察し、10組全てにおいて半田により円柱状の導通路が形成されている場合を「A」、1組でも導通路が形成されていない端子が存在する場合を「B」、隣接している端子とショート接触している場合を「C」と判定した。
積層体の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子(株)製、型番「JSM−7401F」)で観察し、全ての半田が対向する端子間の導通路形成に寄与している場合を「A」、導通路形成に寄与せずに対向する端子間(導電性領域)以外の樹脂(絶縁性領域)中に半田が残存している場合を「B」と判定した。
(1)エポキシ樹脂:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、大日本インキ化学工業(株)製「EPICLON−840S」、エポキシ当量185g/eq
(2)硬化剤:フェノールノボラック 住友ベークライト(株)製「PR−53647」
(3)高分子成分:変性ビフェノール型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製
「YX−6954」、重量平均分子量39,000
(4)フェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物:セバシン酸、東京化成工業(株)製「セバシン酸」
(5)シランカップリング剤:2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、信越化学工業(株)製「KBM−303」
(6)イミダゾール:2−フェニル−4−メチルイミダゾール、四国化成工業(株)製「キュアゾール2P4MZ」
(7)半田箔A:Sn/Pb=63/37(融点:183℃)、10μm
(8)半田箔B:Sn/Pb=63/37(融点:183℃)、5μm
(9)半田箔C:Sn/Pb=63/37(融点:183℃)、50μm
(10)半田箔D:Sn/Ag/Cui=96.5/3.0/0.5(融点:217℃)、10μm
(11)半田箔E:Sn/Pb=63/37(融点:183℃)、2μm
11、21 …端子
110 …金属箔
120 …樹脂組成物
130 …導電性領域
140 …絶縁性領域
Claims (16)
- 樹脂組成物(A)と、半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)とから構成される積層構造を有する導電接続材料であって、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が1〜40であることを特徴とする導電接続材料。
- 対向する端子間を電気的に接続するための導電接続材料であって、前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が3%以上50%以下である場合に用いられるものである、請求項1記載の導電接続材料。
- 樹脂組成物(A)と、半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)とから構成される積層構造を有する導電接続材料であって、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が20〜500であることを特徴とする導電接続材料。
- 対向する端子間を電気的に接続するための導電接続材料であって、前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が0.1%以上3%未満である場合に用いられるものである、請求項3記載の導電接続材料。
- 前記樹脂組成物(A)が、重量平均分子量8,000〜1,000,000の高分子成分を含む、請求項1〜4のいずれか1項記載の導電接続材料。
- 前記高分子成分が、フェノキシ樹脂、(メタ)アクリル系樹脂及びポリイミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項5記載の導電接続材料。
- 前記高分子成分の配合量が、前記樹脂組成物(A)の全重量に対して、5〜50重量%である、請求項5又は6記載の導電接続材料。
- 前記樹脂組成物(A)が、フェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物を含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の導電接続材料。
- 前記フェノール性水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物が、下記一般式(1)で示される化合物を含む、請求項8記載の導電接続材料。
HOOC−(CH2)n−COOH (1)
[式中、nは、1〜20の整数である。] - 前記金属箔の融点が100℃〜330℃である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の導電接続材料。
- 樹脂組成物層/金属箔層/樹脂組成物層からなる積層構造を含む、請求項1〜11のいずれか1項記載の導電接続材料。
- 樹脂組成物層/金属箔層からなる積層構造を含む、請求項1〜11のいずれか1項記載の導電接続材料。
- 請求項1〜13のいずれか1項記載の導電接続材料を対向する端子間に配置する配置工程と、前記金属箔の融点以上であり、且つ、前記樹脂組成物の硬化が完了しない温度で前記導電接続材料を加熱する加熱工程と、前記樹脂組成物を硬化させる硬化工程と、を含む端子間の接続方法であって、
前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が3%以上50%以下である場合、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が1〜40である導電接続材料を用い、前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が0.1%以上3%未満である場合、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が20〜500である導電接続材料を用いる端子間の接続方法。 - 請求項1〜13のいずれか1項記載の導電接続材料を対向する端子間に配置する配置工程と、前記金属箔の融点以上であり、且つ、前記樹脂組成物が軟化する温度で前記導電接続材料を加熱する加熱工程と、前記樹脂組成物を固化させる固化工程と、を含む端子間の接続方法であって、
前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が3%以上50%以下である場合、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が1〜40である導電接続材料を用い、前記端子を含む被着体の前記導電接続材料との接着面積に対する前記端子の面積占有率が0.1%以上3%未満である場合、前記導電接続材料における樹脂組成物(A)と半田箔又は錫箔から選ばれる金属箔(B)との体積比((A)/(B))が20〜500である導電接続材料を用いる端子間の接続方法。 - 電子部材間が、請求項1〜13のいずれか1項記載の導電接続材料を用いて電気的に接続されてなる、電気、電子部品。
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