TWI533382B - 導電連接片、端子間之連接方法、連接端子之形成方法、半導體裝置及電子機器 - Google Patents
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- H01L2224/29301—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/29311—Tin [Sn] as principal constituent
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- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/83101—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus as prepeg comprising a layer connector, e.g. provided in an insulating plate member
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- H01L2924/06—Polymers
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- H01L2924/0781—Adhesive characteristics other than chemical being an ohmic electrical conductor
- H01L2924/07811—Extrinsic, i.e. with electrical conductive fillers
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- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
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- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
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- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/156—Material
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- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3025—Electromagnetic shielding
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
- H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
- H05K2201/10674—Flip chip
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
- H05K2201/10954—Other details of electrical connections
- H05K2201/10977—Encapsulated connections
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3489—Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces
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Description
本發明係關於導電連接片、端子間之連接方法、連接端子之形成方法、半導體裝置及電子機器。
近年來,伴隨著電子機器的高功能化及小型化的要求,電子材料的連接端子間之窄間距化係隨著逐漸進步,而在微細配線電路的端子間連接亦隨著高度化。
做為端子間連接方法已知有例如:在將IC晶片電連接至電路基板之際,使用異方向性導電黏合劑或異方向性導電薄膜,而將多數個的端子間整批地連接的倒裝晶片連接技術。如此的異方向性導電黏合劑或異方向性導電薄膜係將導電性粒子分散於以熱硬化性樹脂當作主成分之黏合劑中的薄膜或糊,並藉由配置在應將其連接的電子構件之間來進行熱壓接,可整批地連接對向之多數個端子間,另一方面,由於黏合劑中的樹脂而可確保鄰接的端子間之絶緣性。
然而,在異方向性導電黏合劑或異方向性導電薄膜中,會有難以控制導電性粒子的凝集,導電性粒子與端子、或導電性粒子間無法充分地接觸而使對向的端子間之一部份變得不導通,又在對向的端子間(導通性區域)以外的樹脂(絶緣性區域)中導電性粒子殘存且鄰接的端子間之絶緣性無法充分地確保的問題。因此,對應於端子間進一步的更窄間距化係有困難的狀況。
另一方面,在電子構件製造連接端子的情形,以往係在設置有金屬墊之基板上印刷焊錫糊,且使用焊錫回流裝置等將焊錫糊加熱熔融而進行的。然而,該方法係有連接端子為窄間距的情形,且在印刷焊錫糊之際使用的遮罩成本增高,又有為小連接端子時無法印刷的情形。
又,在將焊錫球搭載於連接端子上且使用焊錫回流裝置等而將焊錫球加熱熔融來進行的方法,係有為小連接端子時焊錫球的製作成本增高,又製作小徑的焊錫球係在技術上有困難的情形。
先行技術文獻
專利文獻
專利文獻1 日本特開昭61-276873號公報
專利文獻2 日本特開2004-260131號公報
發明所欲解決之課題
本發明係以解決該問題點為目的,而對由積層體所構成之導電連接片進行檢討,其中該積層體係具備:樹脂成分、以含有具助焊劑功能之化合物的樹脂組成物而構成的樹脂組成物層、以低熔點的金屬材料而構成的金屬層。
將該構成的導電連接片配置在對向的端子間之狀態下,以熔點以上的溫度加熱低熔點的金屬材料時,由於熔融的金屬材料會選擇性地凝集在對向的端子間,且在端子間之區域填充有樹脂成分,所以可將對向之多數個端子間總括在一起而在選擇性地凝集之金屬材料上進行連接,另外,由樹脂組成物中所含有的樹脂成分而可確保鄰接的端子間之絶緣性。
然而,在低熔點的金屬材料熔融而凝集於對向的端子間之際,判定起因於樹脂組成物層的助焊劑活性力變得過低,所以在熔融狀態的金屬材料上無法得到充分的凝集力,且在鄰接的端子間之距離為窄間距之情形中,由於無法在端子間將該金屬材料選擇性地凝集,故在鄰接的端子間產生洩漏電流。
因此,本發明的目的係提供金屬材料的凝集性優異、在鄰接之端子間的洩漏電流發生減低的導電連接片,及提供使用該導電連接片的端子間之連接方法、連接端子之形成方法、可靠性高的半導體裝置、及電子機器。
用以解決課題之手段
如此的目的係可由下述(1)~(19)所記載的本發明而達成。
(1) 一種導電連接片,其係由積層體所構成,該積層體係具備樹脂成分、以含有具助焊劑功能的化合物之樹脂組成物構成的樹脂組成物層、以低熔點的金屬材料構成的金屬層,其特徵在於前述樹脂組成物層滿足下述要件A:要件A:在將以低熔點的金屬材料所構成之金屬球的至少一部份配置於前述樹脂組成物層中的狀態下,依照JIS Z 3197規定的附焊錫用樹脂系助焊劑試驗方法,加熱至前述金屬球的熔融溫度以上,然後測定前述金屬球的濕潤擴散率時,該濕潤擴散率為37%以上。
(2) 如上述(1)項之導電連接片,其中前述濕潤擴散率S[%]係在將加熱前的前述金屬球的直徑設為D[mm]、加熱後的前述金屬球的高度設為H[mm]時,係由下述式1而求得:S[%]=(D-H)/D×100 ‧‧‧式1。
(3) 如上述(1)或(2)項之導電連接片,其中前述金屬球係由錫(Sn)、鉛(Pb)、銀(Ag)、鉍(Bi)、銦(In)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、銻(Sb)、鐵(Fe)、鋁(Al)、金(Au)、鍺(Ge)及銅(Cu)構成群組中所選出之至少2種以上的金屬合金或錫的單體。
(4) 如上述(3)項之導電連接片,其中前述金屬球係以Sn-Pb合金、Sn-Ag-Cu合金或Sn-Ag合金當作主材料而構成。
(5) 如上述(4)項之導電連接片,其中前述金屬球係以Sn-37Pb合金或Sn-3.0Ag-0.5Cu合金當作主材料而構成。
(6) 如上述(1)至(5)項中任一項之導電連接片,其中前述金屬球的加熱前的直徑為0.5mm。
(7) 如上述(1)至(6)項中任一項之導電連接片,其中前述樹脂組成物的酸價量為3.0×10-5~1.0×10-2mol/g。
(8) 如上述(1)至(7)項中任一項之導電連接片,其中前述酸價量係使用氧化還原滴定法而算出。
(9) 如上述(1)至(8)項中任一項之導電連接片,其係在前述樹脂組成物中,具有前述助焊劑功能之化合物的含量為1~50重量%。
(10) 如上述(1)至(9)項中任一項之導電連接片,其中具有前述助焊劑功能之化合物係含有具酚性羥基及羧基中之至少一者的化合物。
(11) 如上述(10)項之導電連接片,其中具有前述助焊劑功能之化合物係含有下述一般式(1)所示之化合物,
HOOC-(CH2)n-COOH‧‧‧‧‧(1)
(式(1)中,n為1~20的整數)。
(12) 如上述(10)項之導電連接片,其中具有前述助焊劑功能之化合物係具有下述一般式(2)及下述一般式(3)所示之化合物中的至少一者,
[式中,R1~R5各自獨立為1價的有機基,R1~R5的至少一者為羥基]
[式中,R6~R20各自獨立為1價的有機基,R6~R20的至少一者為羥基或羧基]。
(13) 如上述(1)至(12)項中任一項之導電連接片,其中前述積層體係由2個前述樹脂組成物層及1個前述金屬層而構成,且其係依照前述樹脂組成物層、金屬層及前述樹脂組成物層的順序而積層者。
(14) 一種端子間之連接方法,其特徵係具有:將上述(1)至(13)項中任一項之導電連接片配置在對向的端子間的配置步驟,及以前述金屬材料的熔點以上且為前述樹脂組成物的硬化還沒完成的溫度來加熱前述導電連接片的加熱步驟,將前述樹脂組成物硬化的硬化步驟。
(15) 一種端子間之連接方法,其特徵在於具有:將上述(1)至(13)項中任一項之導電連接片配置在對向的端子間的配置步驟,以前述金屬材料的熔點以上且為前述樹脂組成物軟化的溫度來加熱前述導電連接片的加熱步驟,將前述樹脂組成物固化的固化步驟。
(16) 一種連接端子之形成方法,其特徵在於具有:將上述(1)至(13)項中任一項之導電連接片配置在電子構件之電極上的配置步驟,及以前述金屬材料的熔點以上且為前述樹脂組成物的硬化還沒完成的溫度來加熱前述導電連接片的加熱步驟。
(17) 一種連接端子之形成方法,其特徵在於具有:將上述(1)至(13)項中任一項之導電連接片配置在電子構件之電極上的配置步驟,及以前述金屬箔的熔點以上且為前述樹脂組成物軟化的溫度來加熱前述導電連接片的加熱步驟。
(18) 一種半導體裝置,其特徵在於:對向的端子間係透過使用上述(1)至(13)項中任一項之導電連接片而形成之連接部而電連接。
(19) 一種電子機器,其特徵在於:對向的端子間係透過使用上述(1)至(13)項中任一項之導電連接片而形成之連接部而電連接。
用以實施發明的形態
以下,基於所附加的圖式所示之適宜實施形態,來詳細地說明本發明的導電連接片、端子間之連接方法、連接端子之形成方法、半導體裝置及電子機器。
首先,先說明本發明的導電連接片,針對使用本發明的導電連接片而製造之半導體裝置進行說明。
<半導體裝置>
圖1為表示使用本發明的導電連接片而製造的半導體裝置之一例的縱剖面圖。此外,以下的說明係將圖1中的上側稱為「上」,將下側稱為「下」。
圖1所示之半導體裝置10係具有:半導體晶片(半導體元件)20、支持半導體晶片20的插入器(基板)30、形成指定圖案之配線圖案40、及具有複數個的導電性之凸塊(端子)70。
插入器30為絶緣基板,例如係以聚醯亞胺‧環氧‧氰酸酯‧雙馬來醯亞胺三嗪(BT樹脂)等的各種樹脂材料而構成。該插入器30的平面觀察時形狀通常形成正為方形、長方形等的四角形。
在插入器30的上面(一方的面)以指定形狀設置有例如具有由銅等的導電性金屬材料所構成之端子41的配線圖案40。
又,插入器30係形成貫通其厚度方向、沒有圖示的複數個穿孔(貫通孔)。
各凸塊70係分別透過各穿孔,將一端(上端)電連接至配線圖案40的一部份,另一端(下端)則從插入器30的下面(另一方的面)突出。
從凸塊70的插入器30突出的部分係形成為約略球形狀(Ball狀)。
該凸塊70係例如以如焊錫、銀焊料、銅焊料、磷銅焊料般的過濾材做為主材料而構成。
又,插入器30上形成有配線圖案40。半導體晶片20具有的端子21係透過連接部81電連接至該配線圖案40。
又,在半導體晶片20、與插入器30或配線圖案40之間的間隙,填充以各種樹脂材料所構成的密封材,並由該密封材的硬化物形成密封層80。該密封層80係具有:提昇半導體晶片20、與插入器30或配線圖案40之接合強度的功能,或具有防止異物、水分等浸入前述間隙的功能。
在該構成的半導體裝置10中,本發明的導電連接片適用於形成連接部81與密封層80。
以下,說明本發明的導電連接片。
<導電連接片>
圖2為表示本發明的導電連接片之實施形態的縱剖面圖,圖3為表示本發明的導電連接片所具備的金屬層之其他構成例的平面圖。此外,在以下的說明將圖2中的上側稱為「上」、下側稱為「下」。
本發明的導電連接片其係由積層體所構成,該積層體係具備:樹脂成分、以含有具助焊劑功能之化合物的樹脂組成物而構成的樹脂組成物層、以低熔點的金屬材料而構成的金屬層,且前述樹脂組成物層的特徵係滿足下述要件A。
要件A:在將以低熔點的金屬材料所構成之金屬球的至少一部份配置於前述樹脂組成物層中的狀態下,依照JIS Z 3197規定的附焊錫用樹脂系助焊劑試驗方法,加熱至前述金屬球的熔融溫度以上,然後測定前述金屬球的濕潤擴散率時,該濕潤擴散率為37%以上。
使用如此的導電連接片應用於形成電連接端子彼此間的連接部時,可使經加熱熔融的金屬材料選擇性地凝集在端子彼此之間而形成連接部,並可在其周圍形成由樹脂成分所構成的密封層。其結果由於可以樹脂成分被覆連接部的周圍,故可使連接部固定。又,由於可藉由密封層而確保鄰接的端子間之絶緣性,所以在鄰接的端子彼此之間可確實地防止洩漏電流產生。
另外,使用導電連接片應用於形成對應於電極上而設置的連接端子時,可使經加熱熔融的金屬材料選擇性地凝集於電極上而形成連接端子,並可在其周圍形成由樹脂成分所構成的補強層。其結果由於可以樹脂成分被覆連接端子的周圍,故可使連接部固定。又,由於藉由補強層可確保鄰接的連接端子間之絶緣性,在鄰接的連接端子彼此之間可確實地防止洩漏電流發生。
在本實施形態,如圖2所示般,如此的導電連接片1係由依序積層第1樹脂組成物層11、金屬層12、第2樹脂組成物層13而形成之三層構造的積層體所構成者。
在該構成的導電連接片1中,第1樹脂組成物層11及第2樹脂組成物層13係以含有具樹脂成分及助焊劑功能之化合物的樹脂組成物所構成,金屬層12係由低熔點的金屬材料構成之金屬箔所構成的層。
以下,依序說明構成導電連接片1的各層,但是關於第1樹脂組成物層11及第2樹脂組成物層13由於均是由含有具樹脂成分及助焊劑功能之化合物的樹脂組成物所構成,故以第1樹脂組成物層11為代表來加以說明。此外,以下將第1樹脂組成物層11及第2樹脂組成物層13簡稱為「樹脂組成物層11」及「樹脂組成物層13」。
<<樹脂組成物層11>>
樹脂組成物層11係由含有具樹脂成分及助焊劑功能之化合物的樹脂組成物所構成。
此外,在本發明做為樹脂組成物係可使用在室溫為液狀、固體形狀的任一形態。此外,在本說明書中,所謂的「在室溫為液狀」係意味著在室溫(25℃)不具有一定形態的狀態,亦包含糊狀。
樹脂組成物只要是含有具樹脂成分及助焊劑功能之化合物者即可,沒有特別地限定,可使用硬化性樹脂組成物或熱可塑性樹脂組成物。
做為硬化性樹脂組成物,可舉出藉由加熱而硬化的硬化性樹脂組成物、及藉由照射化學線而硬化的硬化性樹脂組成物等,彼等之中,較佳係使用藉由加熱而硬化的硬化性樹脂組成物。藉由加熱而硬化的硬化性樹脂組成物在硬化後的線膨張率、彈性率等的機械特性方面為優異的。
又,做為熱可塑性樹脂組成物,只要是具有藉由加熱至指定的溫度而可成形程度的柔軟性即可,沒有特別地限定。
(a)硬化性樹脂組成物
硬化性樹脂組成物係含有具硬化性樹脂成分及助焊劑功能之化合物,並可藉由加熱而熔融硬化。
又,硬化性樹脂組成物中除了具有硬化性樹脂成分及助焊劑功能的化合物之外,亦可按照需要含有薄膜形成性樹脂、硬化劑、硬化促進劑、矽烷偶合劑等。
以下,詳述硬化性樹脂組成物中所含有的各種材料。
(i)硬化性樹脂成分
硬化性樹脂成分只要藉由加熱可熔融、硬化者即可,沒有特別地限制,惟通常係利用可做為半導體裝置製造用的黏合劑成分而使用者。
做為如此的硬化性樹脂成分雖然沒有特別地限定,惟可舉出例如:環氧樹脂、苯氧基樹脂、聚矽氧樹脂、氧雜環丁烷樹脂、酚醛樹脂、(甲基)丙烯酸酯樹脂、聚酯樹脂(不飽和聚酯樹脂)、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、馬來醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂(聚醯亞胺前驅物樹脂)、雙馬來醯亞胺-三嗪樹脂等。特別較佳係以含有由環氧樹脂、(甲基)丙烯酸酯樹脂、苯氧基樹脂、聚酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚矽氧樹脂、馬來醯亞胺樹脂、雙馬來醯亞胺-三嗪樹脂所構成群組中選出之至少1種的熱硬化性樹脂。彼等之中,從硬化性與保存性、硬化物的耐熱性、耐濕性、耐藥品性優異之觀點而言,特佳為環氧樹脂。此外,彼等的硬化性樹脂成分係可單獨1種使用、亦可併用2種以上。
做為前述環氧樹脂係沒有特別地限定,可使用在室溫為液狀及在室溫為固體形狀中之任一環氧樹脂。又,亦可併用在室溫為液狀的環氧樹脂與在室溫為固體形狀的環氧樹脂。在硬化性樹脂組成物為液狀的情形下,較佳係使用在室溫為液狀的環氧樹脂,在硬化性樹脂組成物為固體形狀的情形下,亦可使用液狀及固體形狀中之任一環氧樹脂,另外,硬化性樹脂組成物含有薄膜形成性樹脂成分所構成者為佳。
做為在室溫(25℃)為液狀的環氧樹脂雖然沒有特別地限定,但是可舉出雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂等,可將彼等之中的1種或2種組合使用。
在室溫為液狀的環氧樹脂的環氧當量較佳為150~300g/eq,更佳為160~250g/eq,特佳為170~220g/eq。前述環氧當量低於上述下限時,依照所使用的環氧樹脂的種類,會有硬化物的收縮率增大的傾向,且恐有在半導體裝置10或具備該半導體裝置10之電子機器中產生翹曲之虞。又,超過前述上限時,當在硬化性樹脂組成物中併用薄膜形成性樹脂成分而構成之情形中,顯示有與薄膜形成性樹脂成分、特別是與聚醯亞胺樹脂的反應性降低的傾向。
另外,做為在室溫(25℃)為固體形狀的環氧樹脂雖然沒有特別地限定,但是可舉出雙酚A型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、3官能環氧樹脂、4官能環氧樹脂等,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。彼等之中,尤以使用固體形狀3官能環氧樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂環氧樹脂等為佳。
此外,在室溫為固體形狀的環氧樹脂的環氧當量較佳為150~3000g/eq,更佳為160~2500g/eq,特佳為170~2000g/eq。
在室溫為固體形狀的環氧樹脂的軟化點較佳為40~120℃左右,更佳為50~110℃左右,特佳為60~100℃左右。前述軟化點在前述範圍內時,可抑制硬化性樹脂組成物的黏性,且變得可容易操作。
又,在硬化性樹脂組成物中,上述硬化性樹脂成分的摻混量可按照使用的硬化性樹脂組成物的形態而適當設定。
例如,在液狀的硬化性樹脂組成物之情形中,硬化性樹脂成分的摻混量在硬化性樹脂組成物中較宜為10重量%以上,較佳為15重量%以上,更佳為20重量%以上,尤佳為25重量%以上,尤更佳為30重量%以上,特佳為35重量%以上。又,較宜為低於100重量%,較佳為95重量%以下,更佳為90重量%以下,尤佳為75重量%以下,尤更佳為65重量%以下,特佳為55重量%以下。
又,固體形狀的硬化性樹脂組成物之情形中,硬化性樹脂成分的摻混量在硬化性樹脂組成物中較宜為5重量%以上,較佳為10重量%以上,更佳為15重量%以上,特佳為20重量%以上。又,較宜為90重量%以下,較佳為85重量%以下,更佳為80重量%以下,尤佳為75重量%以下,尤更佳為65重量%以下,特佳為55重量%以下。
在硬化性樹脂組成物中硬化性樹脂成分的摻混量在前述範圍內時,可充分確保端子21、41間之電連接強度及機械性黏合強度。
(ii)薄膜形成性樹脂成分
如上所述,使用固體形狀者做為硬化性樹脂組成物之情形中,較佳係在硬化性樹脂組成物中含有前述硬化性樹脂成分以外,進一步含有薄膜形成性樹脂成分所構成者。
做為如此的薄膜形成性樹脂成分,可溶於有機溶媒、可單獨具有成膜性者即可,沒有特別地限定,亦可使用熱可塑性樹脂或熱硬化性樹脂中的任一者,又亦可將彼等組合使用。
具體而言,做為薄膜形成性樹脂成分雖然沒有特別地限定,惟可舉出例如:(甲基)丙烯酸系樹脂、苯氧基樹脂、聚酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、矽氧烷改質聚醯亞胺樹脂、聚丁二烯樹脂、聚丙烯樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、聚縮醛樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、聚乙烯縮醛樹脂、丁基橡膠、氯丁二烯橡膠、聚醯胺樹脂、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙酸乙烯酯、耐綸等,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。此等之中,尤以(甲基)丙烯酸系樹脂、苯氧基樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂及聚醯亞胺樹脂為佳。
此外,在本說明書中,所謂的「(甲基)丙烯酸系樹脂」係意味著(甲基)丙烯酸及其衍生物的聚合物、或(甲基)丙烯酸及其衍生物與其他單,體的共聚物。在此,表記為「(甲基)丙烯酸」等時,係意味著「丙烯酸或甲基丙烯酸」等。
做為(甲基)丙烯酸系樹脂係沒有特別地限定,可舉出例如:聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸-2-乙基己酯等的聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯等的聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚丙烯醯胺、丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚物、甲基丙烯酸甲酯-α-甲基苯乙烯共聚物、丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯-丙烯腈-甲基丙烯酸2-羥基乙酯-甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸丁酯-丙烯酸乙基-丙烯腈-甲基丙烯酸2-羥基乙酯-丙烯酸共聚物、丙烯酸丁酯-丙烯腈-甲基丙烯酸2-羥基乙酯共聚物、丙烯酸丁酯-丙烯腈-丙烯酸共聚物、丙烯酸乙酯-丙烯腈-N,N-二甲基丙烯醯胺共聚物等,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。其中,尤以、丙烯酸丁酯-丙烯酸乙基-丙烯腈共聚物、丙烯酸乙基-丙烯腈-N,N-二甲基丙烯醯胺為佳。
又,苯氧基樹脂的骨格雖然沒有特別地限定,惟可舉出例如:雙酚A類型、雙酚F類型及聯苯基類型等。
又,做為聚醯亞胺樹脂只要在重複單位中具有醯亞胺鍵之樹脂即可,並沒有特別地限定,可舉出例如:藉由將二胺與酸二酐反應所得到的聚醯胺酸加熱、脫水閉環而得到者。
做為二胺係沒有特別地限定,可舉出例如:3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯基、4,6-二甲基-m-苯二胺、2,5-二甲基-p-苯二胺等的芳香族二胺、1,3-雙(3-胺丙基)-1,1,3,3-四甲基矽氧烷等的矽氧烷二胺,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。
又,做為酸二酐係可舉出例如:3,3’,4,4’-聯苯基四羧酸、苯均四酸二酐、4,4’-氧雙鄰苯二甲酸二酐等,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。
做為聚醯亞胺樹脂雖然可為可溶於溶劑者、亦可為不溶於溶劑者,在與其他的成分(硬化性樹脂成分)混合之際的清漆化容易、且操作性優異之點而言,較佳為溶劑可溶性者。特別是從可溶解於各式各樣的有機溶媒之點而言,較佳係使用矽氧烷改質聚醯亞胺樹脂。
薄膜形成性樹脂的重量平均分子量雖然沒有特別地限定,但是以8,000~1,000,000左右為佳,8,500~950,000左右為較佳,9,000~900,000左右為更佳。薄膜形成性樹脂的重量平均分子量在上述的範圍時,可使成膜性提昇,且可抑制硬化前的樹脂組成物層11的流動性。
此外,薄膜形成性樹脂的重量平均分子量係例如可藉由GPC(凝膠滲透層吸法)來測定。
又,做為薄膜形成性樹脂成分可使用其市售品,另外,在不損及本發明效果之範圍內,亦可使用摻混有可塑劑、安定劑、無機填料、抗靜電劑、顏料等的各種添加劑者。
又,在硬化性樹脂組成物中,上述的薄膜形成性樹脂成分的摻混量可依照所使用的硬化性樹脂組成物的形態而適當設定。
例如,固體形狀的硬化性樹脂組成物之情形中,薄膜形成性樹脂成分的摻混量在硬化性樹脂組成物中較佳為5重量%以上,更佳為10重量%以上,尤佳為15重量%以上。又,較佳為50重量%以下,更佳為45重量%以下,尤佳為40重量%以下。薄膜形成性樹脂成分的摻混量在前述範圍內時,可抑制熔融前的硬化性樹脂組成物的流動性,且可容易操作樹脂組成物層(導電連接材料)11。
(iii)具有助焊劑功能的化合物
具有助焊劑功能的化合物係具有將形成於端子21、41及金屬層12之表面氧化膜還原的作用者。
做為具有這樣助焊劑功能的化合物雖然沒有特別地限定,但是例如較佳係使用具有酚性羥基及/或羧基的化合物。
做為具有酚性羥基的化合物係可舉出例如:苯酚、o-甲酚、2,6-二甲苯酚、p-甲酚、m-甲酚、o-乙基苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、m-乙基苯酚、2,3-二甲苯酚、三甲基苯酚、3,5-二甲苯酚、p-第三丁基苯酚、鄰苯二酚、p-第三戊基苯酚、間苯二酚、p-辛基苯酚、p-苯基苯酚、雙酚F、雙酚AF、聯苯基酚、二烯丙基雙酚F、二烯丙基雙酚A、三苯酚、四苯酚等的含有酚性羥基的單體類、苯酚酚醛清漆樹脂、o-甲酚酚醛清漆樹脂、雙酚F酚醛清漆樹脂、雙酚A酚醛清漆樹脂等的含有苯酚性羥基的樹脂等,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。
又,做為具有羧基之化合物,可舉出例如:脂肪族酸酐、脂環式酸酐、芳香族酸酐、脂肪族羧酸、芳香族羧酸等。做為前述脂肪族酸酐,可舉出琥珀酸酐、聚己二酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐等。做為前述脂環式酸酐,可舉出甲基四氫苯二甲酸酐、甲基六氫苯二甲酸酐、無水甲基納迪克酸酐、六氫苯二甲酸酐、四氫苯二甲酸酐、三烷基四氫苯二甲酸酐、甲基環己烷二羧酸酐等。做為前述芳香族酸酐,可舉出苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、苯均四酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、乙二醇雙偏苯三酸、甘油三偏苯三酸等,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。
做為脂肪族羧酸雖然沒有特別地限定,惟可舉出例如:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、新戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、十四酸、棕櫚酸、硬脂酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、油酸、富馬酸、馬來酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二烷二酮酸、庚二酸等,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。彼等之中,尤以使用下述式(1):
HOOC-(CH2)n-COOH (1)
(式(1)中,n為1~20的整數)。
所示之脂肪族羧酸為佳,彼等之中較佳係使用己二酸、癸二酸、十二烷二酮酸。
芳香族羧酸的構造雖然沒有特別地限定,但是以下述式(2)或下述式(3)所示之化合物為佳。
[式中,R1~R5各自獨立為1價的有機基,R1~R5的至少一者為羥基]
[式中,R6~R20各自獨立為1價的有機基,R6~R20的至少一者為羥基或羧基]做為如此的芳香族羧酸可舉出例如:安息香酸、苯二甲酸、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、半蜜臘酸、偏苯三甲酸、1,3,5-苯三酸、1,2,3,5-苯四甲酸、1,2,3,4-苯四甲酸、苯均四酸、苯六甲酸、二甲苯甲酸、毗茬甲酸、對稱間茬甲酸、2,3,4-三甲苯甲酸、苯乙酸、桂皮酸、水楊酸、2,3-二羥基安息香酸、2,4-二羥基安息香酸、2,5-二羥苯甲酸(2,5-二羥基安息香酸)、2,6-二羥基安息香酸、3,5-二羥基安息香酸、没食子酸(3,4,5-三羥基安息香酸)等的安息香酸衍生物、1,4-二羥基-2-萘酸、3,5-二羥基-2-萘酸、3,5-二羥基-2-萘酸等的萘酸衍生物、酚酞啉、双酚酸等,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。
具有這樣助焊劑功能的化合物較佳係顯示有還原金屬層12及端子21、41的表面氧化膜的作用以使得金屬層12與端子21、41能電連接,同時做為硬化硬化性樹脂成分的硬化劑的功能、亦即具有可與硬化性樹脂成分反應的官能基者。
如此的官能基可依照硬化性樹脂成分的種類而適宜選擇,例如:硬化性樹脂成分為環氧樹脂的情形,可舉出如可與羧基、羥基、胺基的環氧基反應的官能基。具有這樣助焊劑功能的化合物可在硬化性樹脂組成物的熔融時還原形成於金屬層12及端子21、41之表面氧化膜並提高彼等的表面的濕潤性,且可容易形成連接部81,而能電連接端子21、41間。另外,在藉由連接部81使端子21、41間電連接完成之後,該化合物係作用為硬化劑而附加於硬化性樹脂成分,並發揮提高樹脂的彈性率或Tg的功能。因此,使用具有這樣助焊劑功能的化合物做為助焊劑時不用助焊劑洗淨,又可確實地抑制或防止起因於助焊劑的殘存而產生的離子遷移等。
做為具有如此作用的具有助焊劑功能之化合物,可舉出具有至少1個羧基之化合物。例如,在硬化性樹脂成分為環氧樹脂的情形,可舉出具有脂肪族二羧酸及羧基與酚性羥基的化合物等。
做為前述脂肪族二羧酸雖然沒有特別地限定,但是可舉出在脂肪族烴基鍵結有2個羧基的化合物。前述脂肪族烴基係可為飽和或不飽和的非環式、亦可為飽和或不飽和的環式。又,脂肪族烴基為非環式的情形可為直鏈狀、亦可為分枝狀。
如此的脂肪族二羧酸,可舉出例如在前述式(1)中n為1~20整數的化合物。前述式(1)中的n在前述範圍內時,助焊劑活性、黏合時的排氣及硬化性樹脂組成物的硬化後的彈性率及玻璃轉移溫度的平衡變得良好。特別是從抑制硬化性樹脂組成物硬化後的彈性率增加、可提高與插入器30等的被黏合物的黏合性的觀點而言,較佳係n為3以上,從抑制彈性率的降低、可進一步提高連接可靠性的觀點而言,較佳係n為10以下。
又,做為前述式(1)所示之脂肪族二羧酸,可舉出戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十八烷二酸、十九烷二酸、二十烷二酸等。其中,較佳為己二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二酸,更佳為癸二酸。
另外,做為具有羧基與酚性羥基的化合物,可舉出水楊酸、2,3-二羥基安息香酸、2,4-二羥基安息香酸、2,5-二羥苯甲酸(2,5-二羥基安息香酸)、2,6-二羥基安息香酸、3,4-二羥基安息香酸、没食子酸(3,4,5-三羥基安息香酸)等的安息香酸衍生物、1,4-二羥基-2-萘酸、3,5-二羥基-2-萘酸等的萘酸衍生物、酚酞啉、双酚酸等。其中,較佳為酚酞啉、2,5-二羥苯甲酸、2,4-二羥基安息香酸、2,6-二羥基安息香酸,更佳為酚酞啉、2,5-二羥苯甲酸。
具有如上述般助焊劑功能的化合物係可單獨1種使用、亦可併用2種以上使用。
此外,由於無論哪一種化合物均容易吸濕而成為產生孔洞的原因,所以在本發明較佳係在使用前預先乾燥。
具有助焊劑功能的化合物的含量係可依照所使用的樹脂組成物的形態而適當設定。
例如,樹脂組成物為液狀的情形中,具有助焊劑功能的化合物的含量相對於硬化性樹脂組成物的總重量,較佳為1重量%以上,更佳為2重量%以上,特佳為3重量%以上。又,較佳為50重量%以下,更佳為40重量%以下,尤佳為30重量%以下,特佳為25重量%以下。
又,固,體形狀的樹脂組成物之情形中,具有助焊劑功能的化合物的含量相對於硬化性樹脂組成物的總重量,較佳為1重量%以上,更佳為2重量%以上,特佳為3重量%以上。又,較佳為50重量%以下,更佳為40重量%以下,尤佳為30重量%以下,特佳為25重量%以下。
具有助焊劑功能的化合物的含量在上述範圍內時,可確實地去除金屬層12及端子21、41的表面氧化膜以使得彼等可電性接和。另外,樹脂組成物為硬化性樹脂組成物的情形中,在硬化時可更有效地附加硬化性樹脂成分且可提高硬化性樹脂組成物的彈性率或Tg。又,可抑制起因於未反應的具有助焊劑功能的化合物所產生的離子遷移。
(iv)硬化劑
做為具有助焊劑功能的化合物以外的硬化劑雖然沒有特別地限定,惟可舉出例如:苯酚類、胺類、硫醇類等。如此的硬化劑係可依照硬化性樹脂成分的種類等而適宜選擇。例如,在使用環氧樹脂做為硬化性樹脂成分之情形中,從可得到與環氧樹脂的良好反應性、硬化時的低尺寸變化及硬化後的適當物性(例如,耐熱性、耐濕性等)之點而言,較佳係使用苯酚類做為硬化劑,從硬化性樹脂成分在硬化後的物性優異之點而言,較佳係使用2官能以上的苯酚類。此外,如此的硬化劑係可單獨1種使用、亦可併用2種以上使用。
做為苯酚類,可舉出例如:雙酚A、四甲基雙酚A、二烯丙基雙酚A、聯苯基酚、雙酚F、二烯丙基雙酚F、三苯酚、四苯酚、苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂等,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。彼等之中,從熔融黏度、與環氧樹脂的反應性良好、硬化後的物性為優異之點而言,較佳為苯酚酚醛清漆樹脂及甲酚酚醛清漆樹脂。
又,在硬化性樹脂組成物中,上述硬化劑的摻混量係依照所使用的硬化性樹脂成分或硬化劑的種類、及在具有助焊劑功能的化合物含有做為硬化劑功能的官能基之情形中則依照其官能基的種類、使用量來適當設定。
例如,使用環氧樹脂做為硬化性樹脂的情形中,硬化劑的含量相對於硬化性樹脂組成物的總重量,較佳為0.1~50重量%左右,更佳為0.2~40重量%左右,尤佳為0.5~30重量%左右。硬化劑的含量在前述範圍內時,可充分地確保形成於端子21、41間之連接部81的電連接強度及機械性黏合強度。
(v)硬化促進劑
又,硬化性樹脂組成物中除了上述的各種成分以外,可進一步添加硬化促進劑。藉此,可使硬化性樹脂組成物確實且輕易地硬化。
做為硬化促進劑雖然沒有特別地限定,惟可舉出例如:咪唑、2-甲基咪唑、2-十一基咪唑、2-十七基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一基咪唑鎓偏苯三甲酸酯、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三甲酸酯、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-十一基咪唑基(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-乙基-4-甲基咪唑基(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基(1’)]-乙基-s-三嗪的異三聚氰酸加成物、2-苯基咪唑的異三聚氰酸加成物、2-甲基咪唑的異三聚氰酸加成物、2-苯基-4,5-二羥基二甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑等的咪唑化合物,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。
又,在硬化性樹脂組成物中,上述的硬化促進劑的摻混量可依照所使用之硬化促進劑的種類來適當設定。
例如,在使用咪唑化合物之情形中,咪唑化合物的摻混量在硬化性樹脂組成物中,較佳為0.001重量%以上,更佳為0.003重量%以上,尤佳為0.005重量%以上。又,較佳為1.0重量%以下,更佳為0.7重量%以下,尤佳為0.5重量%以下。咪唑化合物的摻混量低於前述下限時,依照所使用的硬化促進劑的種類,顯示無法充分地發揮做為硬化促進劑的作用,且有無法充分地硬化硬化性樹脂組成物的傾向。又,咪唑化合物的摻混量超過前述上限時,在硬化性樹脂組成物的硬化結束前,熔融狀態的金屬層12不能充分地在端子21、41的表面移動,金屬層12的一部份會殘存在形成於絶緣性區域之密封層80中,恐有無法充分地確保在密封層80中的絶緣性。
(vi)矽烷偶合劑
又,硬化性樹脂組成物中可進一步添加矽烷偶合劑。
做為矽烷偶合劑雖然沒有特別地限定,惟可舉出例如:環氧矽烷偶合劑、芳香族含有胺基矽烷偶合劑等。藉由添加如此的矽烷偶合劑,可提高插入器30等的接合構件(被黏附體)與硬化性樹脂組成物的密合性。
此外,如此的矽烷偶合劑可單獨1種使用、亦可併用2種以上使用。
又,在硬化性樹脂組成物中,上述的矽烷偶合劑的摻混量可依照前述接合構件或硬化性樹脂成分等的種類來適當設定。例如,在硬化性樹脂組成物中較佳為0.01重量%以上,更佳為0.05重量%以上,尤佳為0.1重量%以上。又,較佳為2重量%以下,更佳為1.5重量%以下,尤佳為1重量%以下。
此外,硬化性樹脂組成物中除了上述的各成分以外,亦可進一步摻混塑劑、安定劑、黏著賦予劑、滑劑、抗氧化劑、填充劑、抗靜電劑及顏料等。
又,如上述的硬化性樹脂組成物係可藉由使上述各成分混合、分散來調製。各成分的混合方法或分散方法沒有特別地限定,可用以往眾所周知的方法來將其混合、分散。
又,亦可在溶媒中或無溶媒下混合前述各成分以調製液狀的硬化性樹脂組成物。做為此時所使用的溶媒只要是對各成分為不活性的話即可,沒有特別地限制,惟可舉出例如:丙酮、甲基乙基酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)、二異丁基酮(DIBK)、環己酮、二丙酮醇(DAA)等的酮類、苯、二甲苯、甲苯等的芳香族烴類、甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇等的醇類、甲基賽路蘇、乙基賽路蘇、丁基賽路蘇、甲基賽路蘇乙酸酯、乙基賽路蘇乙酸酯等的賽路蘇類、N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、四氫呋喃(THF)、二甲基甲醯胺(DMF)、二元酸酯(DBE)、3-乙氧基丙酸乙基(EEP)、二甲基碳酸酯(DMC)等,可將彼等之中的1種或2種以上組合使用。又,溶媒的使用量較佳係使混合於溶媒之成分的固體含量濃度成為10~60重量%的量。
(b)熱可塑性樹脂組成物
熱可塑性樹脂組成物係含有熱可塑性樹脂成分及具有助焊劑功能的化合物、且可以指定溫度而軟化者。
又,熱可塑性樹脂組成物中除了熱可塑性樹脂成分及具有助焊劑功能的化合物以外,亦可按照需要含有薄膜形成性樹脂、矽烷偶合劑等。
(i)熱可塑性樹脂成分
做為熱可塑性樹脂成分雖然沒有特別地限定,惟可舉出例如:乙酸乙烯酯系、聚乙烯醇樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、氯乙烯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、苯氧基樹脂、聚酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、矽氧烷改質聚醯亞胺樹脂、聚丁二烯樹脂、丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚醯胺樹脂、纖維素樹脂、異丁烯樹脂、乙烯醚樹脂、液晶聚合物樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚苯醚樹脂、聚醚磺胺樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、聚縮醛樹脂、聚乙烯縮醛樹脂、丁基橡膠、氯丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙酸乙烯酯等。此等熱可塑性樹脂成分係可為單一的聚合物、亦可為此等熱可塑性樹脂成分的至少2種以上的共聚物。
熱可塑性樹脂成分的軟化點雖然沒有特別地限定,但是較佳係比構成導電連接片1之金屬層12的熔點低10℃以上,更佳為低20℃以上,尤佳為低30℃以上。
又,熱可塑性樹脂成分的分解溫度雖然沒有特別地限定,但是較佳係比金屬層12的熔點刀10℃以上,更佳為高20℃以上,尤佳為高30℃以上。
又,在熱可塑性樹脂組成物中,上述的熱可塑性樹脂成分的摻混量係可依照所使用的熱可塑性樹脂組成物的形態來適當設定。
例如,液狀的熱可塑性樹脂組成物之情形中,熱可塑性樹脂成分的摻混量在熱可塑性樹脂組成物中,較佳為10重量%以上,更佳為15重量%以上,尤佳為20重量%以上,尤更佳為25重量%以上,再更佳為30重量%以上,特佳為35重量%以上。又,100重量%以下為佳,95重量%以下為較佳,90重量%以下為尤佳,75重量%以下為更佳,65重量%以下為尤更佳,55重量%以下為特佳。
又,固體形狀的熱可塑性樹脂組成物之情形中,熱可塑性樹脂成分的摻混量在熱可塑性樹脂組成物中,5重量%以上為佳,10重量%以上為較佳,15重量%以上為尤佳,20重量%以上為特佳。又,90重量%以下為佳,85重量%以下為較佳,80重量%以下為尤佳,75重量%以下為更佳,65重量%以下為尤更佳,55重量%以下為特佳。
在熱可塑性樹脂組成物中熱可塑性樹脂成分的摻混量在前述範圍內時,可充分地確保端子21、41間之電連接強度及機械性黏合強度。
(ii)具有助焊劑功能的化合物
做為具有助焊劑功能的化合物,係可使用與在前述「(a)硬化性樹脂組成物」中所說明的為相同者。另外,關於較佳的化合物及其摻混量等也一樣。
(iii)其他的添加劑
又,除了熱可塑性樹脂成分及具有助焊劑功能的化合物以外,亦可摻混薄膜形成性樹脂、矽烷偶合劑、或可塑劑、安定劑、黏著賦予劑、滑劑、抗氧化劑、無機填料、填充劑、抗靜電劑及顏料等,但彼等亦可使用與在前述「(a)硬化性樹脂組成物」中所說明的為相同者。另外,關於較佳的化合物及其摻混量等也一樣。
此外,在本發明,上述之中做為樹脂組成物較佳係使用硬化性樹脂組成物。其中,相對於樹脂組成物的總重量,更佳為含有環氧樹脂10~90重量%、硬化劑0.1~50重量%、薄膜形成性樹脂5~50重量%及具有助焊劑功能的化合物1~50重量%者。又,相對於樹脂組成物的總重量,尤佳為含有環氧樹脂20~80重量%、硬化劑0.2~40重量%、薄膜形成性樹脂10~45重量%及具有助焊劑功能的化合物2~40重量%者。又,相對於樹脂組成物的總重量,特佳為含有環氧樹脂35~55重量%、硬化劑0.5~30重量%、薄膜形成性樹脂15~40重量%及具有助焊劑功能的化合物3~25重量%者。藉此,可充分地確保端子21、41間之電連接強度及機械性黏合強度。
又,在導電連接片1中,上述的硬化性樹脂組成物或熱可塑性樹脂組成物的摻混量、亦即樹脂組成物層11、13的占有量係可依照所使用的樹脂組成物的形態來適當設定。
具體而言,例如在液狀的樹脂組成物之情形中,相對於導電連接片100重量%而言,較佳為10重量%以上,更佳為20重量%以上,尤佳為25重量%以上。又,較佳為95重量%以下,更佳為80重量%以下,尤佳為75重量%以下。
又,固體形狀的樹脂組成物之情形中,相對於導電連接片100重量%而言,較佳為10重量%以上,更佳為15重量%以上,尤佳為20重量%以上。又,較佳為95重量%以下,更佳為80重量%以下,尤佳為75重量%以下。
在導電連接片1中樹脂組成物的摻混量亦即樹脂組成物層11、13的占有量在前述範圍內時,可充分地確保插入器30等的連接構件間之電連接強度及機械性黏合強度。
又,在導電連接片1中樹脂組成物層11的厚度雖然沒有特別地限定,但是較佳為1μm以上,更佳為3μm以上,尤佳為5μm以上。又,樹脂組成物層11的厚度較佳為200μm以下,更佳為150μm以下,尤佳為100μm以下。樹脂組成物層11的厚度在前述範圍內時,將樹脂組成物充分地填充於鄰接的端子21、41間的間隙可形成密封層80,可充分地確保樹脂組成物的硬化後或固化後的機械黏合強度及對向的端子21、41間之電連接,亦可形成連接部81。
此外,在本實施形態,導電連接片1雖然為具備第1樹脂組成物層11與第2樹脂組成物層13的2層之構成,但是第2樹脂組成物層13可為與上述的第1樹脂組成物層11一樣的構成,亦可為與第1樹脂組成物層11相同的組成,亦可為不同的組成。
又,導電連接片1亦可具備至少1層的樹脂組成物層,亦可省略第1樹脂組成物層11及第2樹脂組成物層13中的任一者,再者,所謂的第1樹脂組成物層11及第2樹脂組成物層13係具備不同的第3或第4樹脂組成物層所構成者。
<<金屬層12>>
金屬層(金屬箔層)12係由低熔點的金屬材料構成之金屬箔所構成的層。
該金屬層12當加熱至熔點以上時會熔融,另外由於樹脂組成物層11含有具有助焊劑功能的化合物,故藉由樹脂組成物層11中所含有的具有助焊劑功能的化合物的作用,因為可使形成於金屬層12表面的氧化膜還原,所以可提昇熔融狀態的金屬層12的濕潤性。為此,可在端子21、41之間選擇性地凝集金屬層12,最後係利用該這個固化物而形成連接部81。
在此,在本發明,低熔點的金屬材料係可適當選擇其熔點為330℃以下,較佳為300℃以下,更佳為280℃以下,尤佳為260℃以下者。藉此,在半導體裝置10的端子21、41間之連接中,半導體裝置10的各種構件可確切地抑制或防止因熱履歴所致的損傷。
另外,從連接部81形成後,亦即從在端子21、41間的連接後確保半導體裝置10的耐熱性之觀點而言,低熔點的金屬材料係可適當選擇其熔點為100℃以上,較佳為110℃以上,更佳為120℃以上者。
此外,低熔點的金屬材料、亦即金屬層12的熔點係可藉由示差掃瞄熱量計(DSC)來測定。
如此的低熔點之金屬材料只要具有上述的熔點,另外藉由具有助焊劑功能之化合物的還原作用可去除形成於金屬層12表面的氧化膜的話即可,沒有特別地限定,可舉出例如:由錫(Sn)、鉛(Pb)、銀(Ag)、鉍(Bi)、銦(In)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、銻(Sb)、鐵(Fe)、鋁(Al)、金(Au)、鍺(Ge)及銅(Cu)構成群組中所選出之至少2種以上金屬的合金、或錫的單體等。
如此的合金之中,做為低熔點的金屬材料,當考慮其熔融溫度及機械的物性等時,較佳係以含有Sn-Pb的合金、無鉛焊錫之Sn-Bi的合金、Sn-Ag-Cu的合金、Sn-In的合金、Sn-Ag的合金等的含Sn合金所構成者。
此外,使用Sn-Pb的合金做為低熔點的金屬材料之情形,錫的含有率較佳為30重量%以上,低於100重量%,更佳為35重量%以上,低於100重量%,尤佳為40重量%以上,低於100重量%。又,使用無鉛焊錫的情形中,錫的含有率較佳為15重量%以上,低於100重量%,更佳為20重量%以上,低於100重量%,尤佳為25重量%以上,低於100重量%。
具體而言,例如做為Sn-Pb的合金可舉出Sn-37Pb(熔點183℃),做為無鉛焊錫可舉出Sn-3.0Ag-0.5Cu(熔點217℃)、Sn-3.5Ag(熔點221℃)、Sn-58Bi(熔點139℃)、Sn-9.0Zn(熔點199℃)、Sn-3.5Ag-0.5Bi-3.0In(熔點193℃)、Au-20Sn(熔點280℃)等。
又,金屬層12的厚度雖然沒有特別地限定,但是可依照對向的端子21、41間之間隙、及鄰接的端子間21、41的離隔距離等來適當設定。
例如,如本實施形態般,在半導,體裝置10的端子21、41間之連接中,金屬層12的厚度較佳為0.5μm以上,更佳為3μm以上,尤佳為5μm以上,又較佳為100μm以下,更佳為50μm以下,尤佳為20μm以下。金屬層12的厚度變得低於前述下限時,由於構成金屬層12的金屬材料不足而恐有產生未連接的端子21、41之虞,又,超過前述上限時,恐會由於剩餘的金屬材料而在鄰接的端子21、41間因連接部81引起橋接,且產生短路之虞。
此外,金屬層12的製作方法雖然沒有特別地限定,但是可舉出藉由壓延從鑄塊等的塊進行製作的方法、藉由朝樹脂組成物層11進行直接蒸鍍、濺鍍、鍍敷等而形成的方法等。
又,在導電連接片1中,上述的低熔點的金屬材料的摻混量、亦即金屬層12的占有量在導電連接片1中較佳為5重量%以上為佳,更佳為20重量%以上,尤佳為30重量%以上。又,較佳為低於100重量%,更佳為80重量%以下,尤佳為70重量%以下。
在導電連接片1中金屬材料的摻混量、亦即金屬層12的占有量變得低於前述下限時,恐有由於構成金屬層12的金屬材料不足而產生未連接的端子21、41之虞,又,超過前述上限時,恐會由於剩餘的金屬材料而在鄰接的端子21、41間因連接部81引起橋接,且產生短路之虞。
或者,亦可以金屬層12的占有量對於導電連接片1之體積比率來定義。例如,金屬層12的占有量(摻混量)對導電連接片1而言,較佳為1體積%以上,更佳為5體積%以上,尤佳為10體積%以上。又,較佳為90體積%以下,更佳為80體積%以下,尤佳為70體積%以下。金屬層12的占有量變得低於前述下限時,恐有由於構成金屬層12的金屬材料不足而產生未連接的端子21、41之虞,又,超過前述上限時,恐會由於剩餘的金屬材料而在鄰接的端子21、41間因連接部81引起橋接,且產生短路之虞。
此外,在本實施形態係如圖2所示,金屬層12雖然是針對形成於樹脂組成物層11全面之情形來進行說明,但不限定於該情形,以平面觀察時金屬層12較佳係形成於樹脂組成物層11的至少一部份上,其形狀沒有特別地限定。
亦即,金屬層在以平面觀察時形成於樹脂組成物層11的一部份之情形中,可形成固定形狀重複的圖案狀、可形成形狀不規則者、亦可形成規則的形狀與不規則的形狀混在一起者。
具體而言,如圖3所示,在樹脂組成物層11上形成圖案化成各種形狀的金屬層12。例如,做為金屬層12的形狀,可舉出點線的去花紋狀(a)、條紋花紋狀(b)、圓點花紋狀(c)、矩形花紋狀(d)、棋盤格花紋狀(e)、圖框狀(f)、格子花紋狀(g)或多重的圖框狀(h)等。此外,彼等的形狀為一例,可依照其目的或用途而組合彼等的形狀、又可變形使用。
又,重複的圖案狀的金屬層之製作方法雖然沒有特別地限定,但是可舉出將形成平面狀之金屬箔藉由沖壓方法、蝕刻等成為指定圖案而形成指定圖案的方法、又,藉由使用遮蔽板或遮罩等而可以蒸鍍、濺鍍、鍍敷等來形成的方法等。
以上所述之導電連接片1的形態係可依照構成樹脂組成物層11之樹脂組成物的形態等而適當設定。
例如,硬化性樹脂組成物成為液狀之情形,係可藉由準備金屬層12、在其兩面上塗布硬化性樹脂組成物、以指定溫度將其半硬化(B階段化),而將做為樹脂組成物層11、13者提供當作導電連接片1。又,在將硬化性樹脂組成物塗布於聚酯薄片等的剝離基材上,以指定溫度將其半硬化(B階段化)等做為目的使其成膜之後,將從剝離基板撥離下來、並與金屬層12黏貼在一起而形成於薄膜上者提供做為導電連接片1。
又,樹脂組成物成為固體形狀之情形,將溶解於有機溶劑中的樹脂組成物的清漆塗布於聚酯薄片等的剝離基材上,並以指定的溫度使其乾燥後形成樹脂組成物層11,然後與金屬層12黏貼在一起者提供做為導電連接片1。又,將在與上述相同方法所得到的樹脂組成物層11上,使用蒸鍍等的手法形成金屬層12並形成為薄膜狀者提供做為導電連接片1。
此外,以提高與樹脂組成物層11的密合性為目的,金屬層12較佳係可被施加壓紋加工者。
又,導電連接片1的厚度雖然沒有特別地限定,但是較佳為1μm以上,更佳為3μm以上,尤佳為5μm以上,又較佳為200μm以下,更佳為150μm以下,尤佳為100μm以下。導電連接片1的厚度在前述範圍內時,可將以樹脂組成物所構成的密封層80充分地填充於鄰接的端子21、41間之間隙。又,可充分地確保樹脂成分的硬化後或固化後的機械性黏合強度及對向的端子間之電連接。又,亦可依照目的或用途而製造連接端子。
<導電連接片的製造方法>
上述的導電連接片1係可例如藉由如以下的製造方法來進行製造。
(i)在25℃下樹脂組成物成為液狀之情形
構成第1樹脂組成物層11及第2樹脂組成物層13的樹脂組成物在25℃成為液狀之情形,首先係準備金屬層12。
該金屬層12係例如可從鑄塊等的塊利用壓延而製造。
接著,藉由將金屬層12含浸於成為液狀之樹脂組成物中,使液狀的樹脂組成物附著於金屬層12的兩面上之後,以指定溫度使樹脂組成物半硬化,藉此可在金屬層12的兩面上製造形成有樹脂組成物層11、13的導電連接片1。
此外,在必須控制應形成之樹脂組成物層11、13的厚度之情形中,使浸漬於液狀的樹脂組成物中之金屬層12通過具有固定間隙的棒材塗布機、又藉由噴霧塗布機等將液狀的樹脂組成物朝金屬層12吹拂,可輕易地製造做為目的厚度的樹脂組成物層11、13。
(ii)在25℃下樹脂組成物成為薄膜狀之情形構成第1樹脂組成物層11及第2樹脂組成物層13之樹脂組成物在25℃成為薄膜狀之情形,首先係準備聚酯薄片等的剝離基材。
接著,將樹脂組成物溶解於有機溶劑中所得到的清漆塗布於剝離基材上之後,以指定的溫度使其乾燥,藉以形成薄膜狀的樹脂組成物。
接著,準備2片從前述步驟所得之薄膜狀的樹脂組成物,並在將預先製造之金屬層12夾持於彼等薄膜狀的樹脂組成物之間的狀態下,以加熱輥進行積層,藉以製造在金屬層12的兩面形成有樹脂組成物層11、13的導電連接片1。
此外,在使用捲繞層狀的金屬層12之情形中,使用金屬層12做為基底基材,使用加熱輥將上述的薄膜狀的樹脂組成物積層於金屬層12的兩面側,可得到捲繞層狀的導電連接片1。
另外,使用捲繞層狀的金屬層12之情形中,金屬層12將如上述般所得到的清漆直接塗布於的兩面上,然後藉由使溶劑揮散並乾燥,可得到捲繞層狀的導電連接片1。
此外,在製造具備圖案狀的金屬層之導電連接片之情形中,首先例如在剝離基材上配置形成薄片狀的金屬層,從金屬層側使用金型將金屬層切成一半,藉以去除剩餘的金屬層而形成成為圖案狀的金屬層。
接著,將藉由上述方法所得之薄膜狀的樹脂組成物配置於與金屬層的剝離基材為相反側的面上,並在該狀態下使用加熱輥進行積層之後,將剝離基材從金屬層上剝離下來。
另外,將利用上述方法所得之薄膜狀的樹脂組成物配置在撥離金屬層的剝離基材之面上,並在該狀態下使用加熱輥進行積層,藉以製造在金屬層的兩面上形成有樹脂組成物層之導電連接片。
此外,導電連接片的製造方法不限定於上述的方法,導電連接片的製造方法可依照目的或用途而適宜選擇。
如上所述的導電連接片1係可使用於形成半導體裝置10具備之連接部81及密封層80。
使用導電連接片1之連接部81與密封層80的形成上,可應用本發明的端子間之連接方法或本發明的連接端子之形成方法。
<本發明的端子間之連接方法>
以下,首先詳述應用本發明的端子間之連接方法以形成連接部81與密封層80的情形。
圖4係用以說明使用本發明的端子間之連接方法,以製造半導體裝置具備之連接部及密封層的方法的縱剖面圖,圖5係用以說明依照JIS Z 3197,來測定金屬球的濕潤擴散率之測定方法的縱剖面圖。此外,以下的說明將圖4中的上側稱為「上」,將下側稱為「下」。
以下說明的連接部81及密封層80的形成方法(本發明的端子間之連接方法)係具有:將導電連接片1配置於對向的端子21、41間的配置步驟、加熱導電連接片1的加熱步驟、與使前述樹脂組成物硬化或固化的硬化/固化步驟。
此外,形成連接部81及密封層80之際,在以硬化性樹脂組成物構成導電連接片1所具備的樹脂組成物層11、13時,與以熱可塑性樹脂組成物構成之情形,在其形成方法上有若干的不同。為此,以下將樹脂組成物層11、13以硬化性樹脂組成物構成之情形當作第1實施形態、以熱可塑性樹脂組成物構成之情形當作第2實施形態,並說明各實施形態。
<<第1實施形態>>
在導電連接片1所具備的樹脂組成物層11、13以硬化性樹脂組成物所構成之第1實施形態係具有:在半導體晶片20、與設置有配線圖案40的插入器30之間配置導電連接片1的配置步驟、以在金屬層12的熔點以上且在構成樹脂組成物層11、13之硬化性樹脂組成物的硬化尚未結束的溫度來加熱導電連接片1的加熱步驟、與使硬化性樹脂組成物的硬化結束的硬化步驟。
以下,詳述各步驟。
[1]配置步驟
首先,準備半導體晶片20、與設置有配線圖案40之插入器30。
其次,使用輥壓機或層壓機等的裝置,將導電連接片1熱壓接於插入器30之配線圖案40側的面上。
而且,在該狀態下,如圖4(a)所示般,將半導體晶片20、與插入器30上的配線圖案40位置對齊成彼等所具備之端子21與端子41分別呈對向。
藉此,在端子21與端子41分別呈對向之狀態下,在半導體晶片20、與設置有配線圖案40的插入器30之間配置導電連接片1。
此外,如圖4(a)所示般,導電連接片1係不限於熱壓接於插入器30側之情形,可熱壓接於半導體晶片20側、亦可熱壓接於彼等雙方。
[2]加熱步驟
接著,如圖4(b)所示般,在前述配置步驟[1]中,以金屬層12的熔點以上加熱半導體晶片20、與在設置有配線圖案40的插入器30之間所配置的導電連接片1。
加熱溫度較佳為金屬層12的熔點以上,例如可藉由縮短加熱時間等來調整加熱時間,只要金屬材料可在硬化性樹脂組成物中移動的範圍、亦即「硬化性樹脂組成物的硬化尚未結束的」範圍即可,其上限沒有特別地限制。
具體而言,加熱溫度較佳為比金屬層12的熔點高5℃以上的溫度,更佳為高10℃以上的溫度,尤佳為高20℃以上的溫度,特佳為高30℃以上的溫度。
具體而言,加熱溫度係可根據所使用的金屬層12及硬化性樹脂組成物的組成等來適當設定,惟較佳為100℃以上,更佳為130℃以上,尤佳為140℃以上,最佳為150℃以上。此外,從防止應連接之半導體晶片20及插入器30等的熱劣化的觀點,加熱溫度較佳為260℃以下,更佳為250℃以下,尤佳為240℃以下。
以如此的溫度加熱導電連接片1時,金屬層12會熔融,且被熔融的金屬層12、亦即低熔點的金屬材料變得可在樹脂組成物層11、13中移動。
此時,藉由在硬化性樹脂組成物中所含有的具有助焊劑功能之化合物的還原作用,使形成於金屬層12表面的氧化膜被還原而去除。為此,熔融狀態的金屬材料係從濕潤性高的狀態且可促進金屬結合之後,成為可易於凝集在呈對向而配置之端子21、41間的狀態。
另外,於端子21、41的表面所形成之氧化膜亦可藉由具有助焊劑功能之化合物的還原作用而去除,而提高其濕潤性。其結果,可促進與金屬材料的金屬結合,且從該觀點來看,也成為在對向配置之端子21、41間易於凝集熔融狀態的金屬材料的狀態。
此外,在本發明,由於金屬層12成為層狀(箔狀),所以在熔融狀態的金屬層,12被分割成複數個而凝集於端子21、41表面之際,可確實地抑制或防止其一部份變得不凝集於端子41而殘存於樹脂組成物層11、13中。為此,可確實地防止起因於金屬層12的一部份殘存於密封層80中所產生的洩漏電流。
根據上述,熔融狀態的金屬材料係在硬化性樹脂成分中移動並選擇性地凝集於端子21、41間之間。其結果,如圖4(c)所示般,在端子21、41之間形成有以金屬材料所構成的連接部81,且端子21與端子41透過連接部81而電連接。此時,環繞連接部81的周圍來填充硬化性樹脂組成物,以形成密封層80。其結果,可確保鄰接的端子21、41間之絶緣性,所以可防止鄰接的端子21、41間之短路。
經由如上所述的過程,雖然可形成連接部81與密封層80,但在鄰接的端子21、41的距離為狹窄間距之情形中,無法在對向的端子21、41間之間使熔融狀態的金屬材料選擇性地凝集,起因於此而會有在鄰接的端子21、41間產生洩漏電流的問題。
本發明者係有鑑於該問題點而反覆專心一意的檢討,其結果推測無法以高選擇性凝集於端子21、41間之間這件事,是因為產生了於樹脂組成物層11、13中所含有的樹脂組成物的助焊劑活性力變低的情形。
而且,本發明者進一步反覆檢討的結果,發現在樹脂組成物層11、13中配置有以低熔點的金屬材料所構成之金屬球的至少一部份之狀態下,按照JIS Z 3197中規定的「附焊錫用樹脂系助焊劑試驗方法」,加熱至該金屬球的熔融溫度以上,然後測定金屬球的濕潤擴散率時,以該濕潤擴散率成為37%以上的方式,適當選擇樹脂組成物層11、13中所含有的構成材料,可解除前述問題點,而完成了本發明。
在此,按照JIS Z 3197中所規定的附焊錫用樹脂系助焊劑試驗方法之金屬球的濕潤擴散率S[%],測定經由加熱而熔融之前的金屬球的直徑D[mm]、及因加熱而熔融之後的金屬球的高度H[mm],由彼等的值使用下述式1而可求得。
S[%]=(D-H)/D×100 ‧‧‧式1
更具體而言,首先準備銅板(例如,縱1.0cm×橫1.0cm×厚度0.3mm)90,在該銅板90上形成厚度30μm的樹脂組成物層11後,進一步在該樹脂組成物層11上配置直徑D為0.5mm的金屬球91(參照圖5(a))。。
求得金屬球的濕潤擴散率之際所使用的金屬球91雖然沒有特別地限定,惟可使用例如:由錫(Sn)、鉛(Pb)、銀(Ag)、鉍(Bi)、銦(In)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、銻(Sb)、鐵(Fe)、鋁(Al)、金(Au)、鍺(Ge)及銅(Cu)構成群組中所選出之至少2種以上金屬的合金、或以錫的單體所構成者。彼等之中,較佳係使用以Sn-Pb合金、Sn-Ag-Cu合金或Sn-Ag合金做為主材料所構成者,更佳係使用主要為Sn-37Pb合金(熔點183℃)或Sn-3.0Ag-0.5Cu合金(熔點217℃)所構成者。在使用以該合金所構成之金屬球91,且測定其濕潤擴散率時的數值為37%以上之情形中,可使熔融狀態的金屬材料更選擇性地凝集於呈對向的端子21、41間之間。其結果,在鄰接的端子21、41間產生的洩漏電流可被確實地防止或抑制。
接著,藉由使用熱壓接裝置(例如,築波機械公司製、「TMV 1-200ABS」)來壓接配置於樹脂組成物層11上的金屬球91,並將金屬球91的至少一部份埋入樹脂組成物層11中(參照圖5(b))。。
此外,藉由壓接金屬球91,較佳係使金屬球91的至少一部份埋入樹脂組成物層11中,更佳係埋入金屬球91的直徑D[mm]的1/100~3/50左右,尤佳為埋入1/50~3/50左右。在該範圍內使金屬球91埋入樹脂組成物層11中的話,可藉由樹脂組成物層11中所含有的具有助焊劑功能的化合物,將形成於金屬球91的氧化膜去除。
又,將金屬球91熱壓接於樹脂組成物層11之際的條件雖然沒有特別地限定,惟可設定成例如:荷重50N、溫度80℃、時間5秒。
接著,藉由將金屬球91加熱至比構成金屬球91之低熔點金屬材料的熔點更高的溫度,使金屬球91成為熔融狀態(參照圖5(c))。。
加熱金屬球91的溫度較佳係比金屬材料的熔點更高,惟例如更佳為比金屬材料的熔點高10℃以上的溫度,尤佳為比金屬材料的熔點高30℃左右的溫度。
又,加熱金屬球91的時間較佳為5秒以上,更佳為20秒左右。
藉由將加熱金屬球91之際的條件設定在該範圍內,可使金屬球91的全體成為大致均勻地熔融狀態。
在此,熔融狀態的金屬球91係起因於由於樹脂組成物層11中所含有的具有助焊劑功能之化合物的還原作用,使其表面所形成之氧化膜被去除,而變得濕潤蔓延於銅板90上。因此,在樹脂組成物層11中,於具有助焊劑功能的化合物充分地發揮其還原作用之情形下,係充分地蔓延於銅板90上,與其相反地,當無法充分地發揮其還原作用之情形下,則變得無法充分地蔓延於銅板90上。
接著,在使熔融狀態的金屬球91冷却並固化之後,藉由將樹脂組成物層11溶解於溶媒中,而從銅板90上去除(參照圖5(d))。
此外,做為溶媒,可使用與在前述之硬化性樹脂組成物(a)中,做為調製硬化性樹脂組成物之際所使用的溶媒而舉例的相同者。
接著,藉由去除樹脂組成物層11來測定露出於銅板90上的金屬球91的高度H[mm],且使用上述式1,以求得金屬球的濕潤擴散率S[%]。
在本發明,如上述般從上述式1所導出之金屬球的濕潤擴散率S為37%以上時,在樹脂組成物層11中,具有助焊劑功能的化合物可謂充分地發揮其還原作用,藉由前述還原作用,變得可確實地去除於金屬層12所形成之氧化膜。其結果,由於在呈對向之端子21、41彼此之間可確實地凝集熔融狀態的金屬材料,所以可確實地防止或抑制於鄰接的端子21、41間的洩漏電流產生。
又,前述濕潤擴散率S為37%以上為佳,較佳為50%以上,更佳為55%以上。藉此,可使熔融狀態的金屬材料更確實凝集於呈對向之端子21、41彼此之間,同時可確實地抑或防止起因於含有過剩的具有助焊劑功能的化合物所致的密封層80的耐濕性降低。
又,本發明者進一步檢討的結果,金屬球91的濕潤擴散率係與樹脂組成物層11的酸價量具有相關關係,已知當樹脂組成物層11的酸價量為3.0×10-5~1.0×10-2mol/g時,可更確實地將金屬球91的濕潤擴散率設定成37%以上。
在此,在本說明書中,樹脂組成物層11的酸價量係可按照JIS K 2501中規定的「石油製品及潤滑油-中和價試驗方法」而求得。
具體而言,樹脂組成物層11的酸價量係可藉由調製將構成樹脂組成物層11的樹脂組成物(約0.2g)溶解於丙酮(100mL)而成之樹脂組成物溶液,且利用電位差滴定法用氫氧化鈉水溶液(0.05mol/L)滴定該樹脂組成物溶液,並使用電位差自動滴定裝置(例如,京都電子工業公司製、「AT-500N」)來測定滴定曲線。然後,從樹脂組成物的重量M[g]、氫氧化鈉水溶液的濃度C[mol/L]、及將所得之滴定曲線上的變曲點做為終點時直至氫氧化鈉水溶液的終點(變曲點)的滴下量(滴定量)A[L],使用下述式2而可算出酸價量。
酸價量[mol/g]=(A×C)/M ‧‧‧式2
樹脂組成物層11的酸價量較佳為3.0×10-5~1.0×10-2mol/g,更佳為8×10-5~5×10-3mol/g。藉此,可更確實地將金屬球91的濕潤擴散率設定為37%以上。
又,在樹脂組成物層11、亦即樹脂組成物中,具有助焊劑功能的化合物的摻混量雖然可依照選擇之具有助焊劑功能的化合物種類而有若干不同,但較佳為1~50重量%左右,更佳為2~40重量%左右,特佳為3~25重量%左右。藉此,可將樹脂組成物層11的酸價量確實地設定在3.0×10-5~1.0×10-2mol/g的範圍內。
另外,做為具有助焊劑功能的化合物,較佳係使用前述之中的前述式(1)所示之脂肪族羧酸、前述式(2)或前述式(3)所示之芳香族羧酸。藉由選擇該化合物做為具有助焊劑功能的化合物,可更確實地將樹脂組成物層11的酸價量設定在前述範圍內。
在使用如上所述的導電連接片1之連接部81及密封層80的形成方法,可使經加熱熔融的金屬材料在端子21、41間選擇性地凝集而形成連接部81,且在其周圍形成以硬化性樹脂組成物所構成之密封層80。其結果,由於確保鄰接的端子21、41間之絶緣性且可確實地防止洩漏電流的發生,所以可使透過端子21、41間之連接部81而連接的連接可靠性提高。
又,即使在微細的配線電路中,亦可整批地實施多數個端子21、41間之電連接。另外,在下個步驟[3]中,藉由使硬化性樹脂組成物硬化,可提高連接部81及密封層80的機械強度。
此外,在本步驟[2],亦可以拉近呈對向之端子21、41間之距離的方式,在加壓半導體晶片20與插入器30之狀態下進行加熱。例如,藉由朝圖4(b)中的令半導體晶片20與插入器30接近的方向,使用眾所周知的熱壓接裝置等的手段來加熱及加壓,可將呈對向之端子21、41間之距離控制在一定,所以可使因呈對向之端子21、41間的連接部81所引起的電連接可靠性提高。
另外,在加壓或加熱之際,除了超音波與電場等以外,亦可應用雷射與電磁感應等的特殊加熱。
[3]硬化步驟
接著,在前述加熱步驟[2]中,形成連接部81與密封層80之後,藉由使硬化性樹脂組成物硬化而固定密封層80。
藉此,可充分地確保因端子21、41間之連接部81所引起的電氣可靠性及因密封層80所引起的機械可靠性兩者。
特別是本實施形態使用在高熔融黏度時具有高絶緣電阻值的硬化性樹脂組成物,所以可更確實地確保密封層(絶緣性區域)80的絶緣性。
硬化性樹脂組成物的硬化可藉由加熱硬化性樹脂組成物來實施。硬化性樹脂組成物的硬化溫度可依照硬化性樹脂組成物的組成來適當設定。具體而言,較佳為比在前述加熱步驟[2]的加熱溫度低至少5℃的溫度,更佳為低至少10℃的溫度。更具體而言,較佳為100℃以上,更佳為120℃以上,尤佳為130℃以上,最佳為150℃以上。又,較佳為300℃以下,更佳為260℃以下,尤佳為250℃以下,最佳為240℃以下。硬化溫度在前述範圍內時,可確實地防止導電連接片1熱分解了,且可使硬化性樹脂組成物被充分地硬化。
經由如上所述的步驟,可形成在半導體晶片20、與設置有配線圖案40的插入器30之間、連接部81及密封層80。
<<第2實施形態>>
導電連接片1所具備的樹脂組成物層11、13以熱可塑性樹脂組成物而構成之第2實施形態係具有:在半導體晶片20、與設置有配線圖案40的插入器30之間配置導電連接片1的配置步驟,以金屬層12的熔點以上且令構成樹脂組成物層11、13之熱可塑性樹脂組成物軟化的溫度來加熱導電連接片1的加熱步驟,使熱可塑性樹脂組成物固化的固化步驟。
以下,詳述各步驟。
[1]配置步驟
在樹脂組成物層11、13為以熱可塑性樹脂組成物所構成之本實施形態中,也與樹脂組成物層11、13為以熱硬化性樹脂組成物所構成之前述第1實施形態一樣,係在端子21與端子41分別呈對向之狀態下,配置在半導體晶片20、與設置有配線圖案40的插入器30之間、導電連接片1。
[2]加熱步驟
接著,在前述配置步驟[1]中,如圖4(b)所示般,以金屬層12的熔點以上的溫度加熱在半導體晶片20、與設置有配線圖案40的插入器30之間所配置的導電連接片1。
加熱溫度較佳為比金屬層12的熔點高5℃以上的溫度,更佳為高10℃以上的溫度,尤佳為高20℃以上的溫度,特佳為高30℃以上的溫度。
具體而言,加熱溫度雖然可依照所使用的金屬層12及熱可塑性樹脂組成物的組成等來適當設定,但可設定在例如與在前述第1實施形態的加熱步驟[2]中所說明者相同的溫度範圍內。
以如此的溫度加熱導電連接片1時,金屬層12會熔融,被熔融的金屬層12、亦即低熔點的金屬材料變得可在樹脂組成物層11、13中移動。
此時,本發明由於設定熱可塑性樹脂組成物中所含有的具有助焊劑功能的化合物的種類、含量,以使得如前述的金屬球91的濕潤擴散率成為37%以上,所以藉由該具有助焊劑功能之化合物的還原作用,在金屬層12的表面形成的氧化膜可被還原而確實地去除。為此,熔融狀態的金屬材料為濕潤性較高的狀態,由於會促進金屬結合,而變得容易在呈對向所配置的端子21、41間凝集的狀態。
此外,本發明由於金屬層12形成為層狀(箔狀),所以在熔融狀態的金屬層12被分割成複數個而凝集於端子41的表面之際,可確實地抑制或防止其一部份沒有凝集於端子41而殘存於樹脂組成物層11、13中。為此,可確實地防止起因於金屬層12的一部份殘存於密封層80而產生的洩漏電流。
另外,於端子21、41的表面所形成的氧化膜由於也藉由具有助焊劑功能之化合物的還原作用而被去除,所以可確實地提高其濕潤性。其結果,可促進與金屬材料的金屬結合,從該觀點來看,熔融狀態的金屬材料係成為容易凝集於呈對向所配置的端子21、41間的狀態。
根據上述,熔融狀態的金屬材料係在熱可塑性樹脂成分中移動且選擇性地凝集於端子21、41間之間。其結果,如圖4(c)所示般,於端子21、41之間形成由金屬材料所構成之連接部81,並使端子21與端子41透過連接部81而電連接。此時,環繞連接部81的周圍來填充熱可塑性樹脂組成物,以形成密封層80。其結果,由於可確保鄰接的端子21、41間之絶緣性,故可確實地防止鄰接的端子21、41間之短路。
在如上所述的連接部81及密封層80的形成方法,係使經加熱熔融的金屬材料在端子21、41間選擇性地凝集以形成連接部81,且在其周圍形成由熱可塑性樹脂組成物所構成之密封層80。其結果,由於可確保鄰接的端子21、41間之絶緣性且確實地防止洩漏電流的產生,所以可使透過端子21、41間之連接部81而連接的連接可靠性提高。
又,即使在微細的配線電路中,亦可整批地實施多數個端子21、41間之電連接。另外,在下個步驟[3]中,藉由使熱可塑性樹脂組成物固化,可提高連接部81及密封層80的機械強度。
[3]固化步驟
接著,在前述加熱步驟[2]中,形成連接部81與密封層80之後,藉由使熱可塑性樹脂組成物固化來固定密封層80。
藉此,可充分地確保因端子21、41間之連接部81所引起的電氣可靠性及因密封層80所引起的機械可靠性兩者。
熱可塑性樹脂組成物的固化係可藉由冷卻在前述加熱步驟[2]中經加熱之熱可塑性樹脂組成物而實施。
因熱可塑性樹脂組成物的冷却所引起的熱可塑性樹脂組成物的固化、亦即密封層80的固定係可依照熱可塑性樹脂組成物的組成來適宜選擇。具體而言,可從自然冷却的方法、又吹拂冷氣等的方法來適宜選擇。
熱可塑性樹脂組成物的固化溫度雖然沒有特別地限定,但是較佳為低於金屬層12的熔點。具體而言,熱可塑性樹脂組成物的固化溫度較佳係比金屬層12的熔點低10℃以上,更佳為低20℃以上。又,熱可塑性樹脂組成物的固化溫度較佳為50℃以上,更佳為60℃以上,尤佳為100℃以上。熱可塑性樹脂組成物的固化溫度在前述範圍內時,可確實地形成連接部81,並且可發揮密封層80優異的耐熱性。其結果,可確實地確保鄰接的端子21、41間之絶緣性,且可更確實地防止鄰接的端子21、41間之短路。
經由如上所述的步驟,在半導體晶片20、與設置有配線圖案40的插入器30之間形成連接部81及密封層80。
此外,第1實施形態及第2實施形態係針對在半導體晶片20與配線圖案40分別具備的端子21與端子41之間,形成連接部81而電連接之情形加以說明,但不受限於該情形,可適用於將各種電子機器含有的電子組件所具備之端子間電連接的情形,電子組件可舉出例如:半導體晶圓、剛性基板及撓性基板等。
<本發明的連接端子之形成方法>
接著,針對使用本發明的連接端子之形成方法而形成連接部81與密封層80的情形加以說明。
該情形係首先應用本發明的連接端子之形成方法,將連接端子85與補強層86形成於半導體晶片20的端子21側的面上,其次藉由將設置有彼等連接端子85與補強層86之半導體晶片20連接(封裝)於插入器30的配線圖案40側的面,而形成連接部81與密封層80。
以下,針對應用本發明的連接端子之形成方法,而在半導體晶片20的端子21側的面形成連接端子85與補強層86的方法加以詳述。
圖6係用以說明使用本發明的連接端子之形成方法,而形成與半導體晶片所具備之端子對應的連接端子之形成方法的縱剖面圖。此外,以下的說明係將圖6中的上側稱為「上」、下側稱為「下」。
以下說明的連接端子85及補強層86之形成方法係具有:將導電連接片1配置於半導體晶片20的端子21側的面上的配置步驟、與加熱導電連接片1的加熱步驟。
此外,在形成連接端子85與補強層86之際,導電連接片1具備的樹脂組成物層11、13是由硬化性樹脂組成物所構成之情形時,與由熱可塑性樹脂組成物所構成之情形係形成方法有若干的不同。為此,以下將樹脂組成物層11、13由硬化性樹脂組成物所構成之情形做為第3實施形態、由熱可塑性樹脂組成物所構成之情形做為第4實施形態,來說明各實施形態。
<<第3實施形態>>
導電連接片1具備的樹脂組成物層11、13是由硬化性樹脂組成物所構成之第3實施形態係具有:將導電連接片1配置於半導體晶片20的端子21側的面上的配置步驟,以在金屬層12的熔點以上且在構成樹脂組成物層11、13之硬化性樹脂組成物的硬化尚未結束的溫度來加熱導電連接片1的加熱步驟。
以下,詳述各步驟。
[1]配置步驟
首先,如圖6(a)所示般,準備在下面側具有端子21的半導體晶片20。
其次,使用輥壓機或層壓機等的裝置,將導電連接片1熱壓接(配置)於半導體晶片20的端子21側的面上。
藉此,使導電連接片1接觸在半導體晶片20的端子21側的面中露出的端子21。
[2]加熱步驟
接著,在前述配置步驟[1]中,如圖6(b)所示般,以金屬層12的熔點以上的溫度,加熱配置於半導體晶片20的端子21側面的導電連接片1(金屬層12)。
加熱導電連接片1的溫度係可設定成與在前述第1實施形態的加熱步驟[2]中加熱導電連接片1的溫度相同的溫度。
以如此的溫度加熱導電連接片1時,金屬層12會熔融,且經熔融的金屬層12、亦即低熔點的金屬材料變得可在樹脂組成物層11、13中移動。
此時,本發明由於設定硬化性樹脂組成物中所含有的具有助焊劑功能的化合物的種類、含量,以使得如前述的金屬球91的濕潤擴散率成為37%以上,所以藉由該具有助焊劑功能之化合物的還原作用,在金屬層12的表面形成的氧化膜可被還原而確實地去除。為此,熔融狀態的金屬材料為濕潤性較高的狀態,由於會促進金屬結合,而變得容易在呈對向所配置的端子21、41間凝集的狀態。
另外,於端子21的表面所形成之氧化膜亦可藉由具有助焊劑功能之化合物的還原作用而去除,而提高其濕潤性。其結果,可促進與金屬材料的金屬結合,且從該觀點來看,係成為經熔融之金屬層12容易凝集於端子21表面的狀態。
此外,在本發明由於金屬層12形成為層狀(箔狀),所以在熔融狀態的金屬層12被分割成複數個而凝集於端子21表面之際,可確實地抑制或防止其一部份沒有凝集於端子21而殘存於樹脂組成物層11、13中。為此,可確實地防止起因於金屬層12的一部份殘存於補強層86所產生的洩漏電流。
根據上述,熔融狀態的金屬材料係在樹脂組成物層11、13中、亦即硬化性樹脂成分中移動而選擇性地凝集於端子21的表面。在該狀態下,冷卻導電連接片1時,如圖6(c)所示般,在端子21的表面形成由經固化之金屬材料所構成的連接端子85。此時,環繞連接端子85的周圍來填充硬化性樹脂組成物,而形成補強層86。其結果,確保了鄰接的連接端子85間之絶緣性,所以可確實地防止鄰接的連接端子85間之短路。
如上所述的連接端子85及補強層86的形成方法係使經加熱熔融的金屬材料選擇性地凝集於端子21且形成連接端子85,而在其周圍形成由硬化性樹脂組成物所構成之補強層86。其結果,可確保鄰接的連接端子85間之絶緣性。
又,即使在以微細的間距具有複數個端子21之半導體晶片20中,亦可對應端子21而整批地形成複數個的連接端子85。
此外,在本步驟[2],亦可以拉近導電連接片1與端子21的距離的方式,使導電連接片1與半導體晶片20在被加壓的狀態進行加熱。例如,由於藉由使用眾所周知的熱壓接裝置等的手段,於圖6(b)中的導電連接片1與半導體晶片20接近的方向進行加熱及加壓,可將導電連接片1與端子21的距離控制在一定,所以可進一步提高在端子21的表面中熔融狀態的金屬材料的凝集能力。
另外,在加壓或加熱之際除了超音波與電場等以外,亦可應用雷射與電磁感應等的特殊加熱。
經由如上所述的步驟[1]及步驟[2]而形成連接端子85及補強層86。亦即,在形成連接端子85及補強層86用的配置步驟[1]及加熱步驟[2]中,可應用本發明的連接端子及補強層的形成方法。
此外,如本實施形態般,使用硬化性樹脂成分作為樹脂組成物層11、13中所含有的樹脂成分之情形,在前述加熱步驟[2]較佳係成為不使硬化性樹脂組成物完全地硬化的狀態。藉此,將設置有連接端子85與補強層86之半導體晶片20封裝於插入器30之配線圖案40側的面之際,藉由加熱補強層86,可使其再成為熔融狀態。
在將如此的設置有連接端子85與補強層86之半導體晶片20配置於插入器30之配線圖案40側的面之狀態下,由於藉由加熱連接端子85與補強層86,可使連接端子85再成為熔融狀態,然後藉由冷却,可在半導體晶片20與配線圖案40之間形成連接部81與密封層80。
而且,本實施形態由於含有硬化性樹脂成分作為樹脂組成物層11、13中所含有的樹脂成分,且其係即使在未硬化的狀態也存在,故藉由使硬化性樹脂組成物硬化來固定密封層80。藉此,可提高連接部81及密封層80的機械強度。
<<第4實施形態>>
導電連接片1所具備的樹脂組成物層11、13是由熱可塑性樹脂組成物所構成之第4實施形態係具有:將導電連接片1配置於半導體晶片20之端子21側的面之配置步驟,以金屬層12的熔點以上,且以使構成樹脂組成物層11、13的熱可塑性樹脂組成物軟化的溫度來加熱導電連接片1的加熱步驟。
以下,詳述各步驟。
[1]配置步驟
即使在樹脂組成物層11、13是由熱可塑性樹脂組成物所構成之本實施形態中,樹脂組成物層11、13係與熱硬化性樹脂組成物所構成之前述第3實施形態相同,將導電連接片1熱壓接(配置)於半導體晶片20的端子21側,且使導電連接片1與在半導體晶片20之端子21側的面中露出之端子21接觸。
[2]加熱步驟
接著,在前述配置步驟[1]中,如圖6(b)所示般,以金屬層12的熔點以上加熱配置於半導體晶片20之端子21側的面之導電連接片1(金屬層12)。
加熱導電連接片1的溫度係可設定成與在前述第1實施形態的加熱步驟[2]中加熱導電連接片1的溫度為相同的溫度。
以如此的溫度加熱導電連接片1時,金屬層12會熔融,經熔融的金屬層12、亦即低熔點的金屬材料係變得可在樹脂組成物層11、13中移動。
此時,在本發明,由於以如前述的金屬球91的濕潤擴散率為37%以上的方式,來設定熱可塑性樹脂組成物中所含有的具有助焊劑功能的化合物的種類、含量,藉由該具有助焊劑功能之化合物的還原作用,形成於金屬層12表面的氧化膜變得可藉由還原而去除。為此,熔融狀態的金屬材料係為濕潤性較高的狀態,由於促進金屬結合而形成容易凝集於端子21表面的狀態。
另外,形成端子21表面的氧化膜由於亦可藉由具有助焊劑功能之化合物的還原作用而去除,所以可提高其濕潤性。其結果,可促進與金屬材料的金屬結合,且從該觀點而言,係形成經熔融之金屬層12容易凝集於端子21表面的狀態。
此外,本發明由於金屬層12形成為層狀(箔狀),當熔融狀態的金屬層12被分割成複數個而凝集於端子21表面之際,可確實地抑制或防止其一部份沒有凝集於端子21而殘存於樹脂組成物層11、13中了。為此,可確實地防止起因於金屬層12的一部份殘存於補強層86所產生的洩漏電流。
根據上述,熔融狀態的金屬材料係在樹脂組成物層11、13中、亦即熱可塑性樹脂成分中移動而選擇性地凝集於端子21的表面。其結果,如圖6(c)所示般,於端子21的表面形成由金屬材料所構成之連接端子85。此時,藉由使熱可塑性樹脂組成物冷卻,並環繞連接端子85的周圍來進行固化,可形成補強層86。其結果,確保了鄰接的連接端子85間之絶緣性,所以可確實地防止鄰接的連接端子85間之短路。
如上所述的連接端子85及補強層86的形成方法係將經加熱熔融的金屬材料選擇性凝集於地端子21以形成連接端子85,而可在其周圍形成熱可塑性樹脂組成物所構成之補強層86。其結果,可確保鄰接的連接端子85間之絶緣性。
又,即使在以微細的間距具有複數個端子21之半導體晶片20中,亦可對應端子21而整批地形成複數個的連接端子85。
此外,在本步驟[2],亦可以拉近導電連接片1與端子21的距離的方式,使導電連接片1與半導體晶片20在被加壓的狀態進行加熱。例如,藉由使用眾所周知的熱壓接裝置等的手段朝圖6(b)中的導電連接片1與半導體晶片20接近的方向進行加熱及加壓,可將導電連接片1與端子21的距離控制在一定,所以可進一步提高在端子21的表面中熔融狀態的金屬材料的凝集能力。
另外,在加壓或加熱之際除了超音波與電場等以外,亦可應用雷射與電磁感應等的特殊加熱。
經由如上所述的步驟[1]及步驟[2]而形成連接端子85及補強層86。亦即,在形成連接端子85及補強層86用的配置步驟[1]及加熱步驟[2]中,可應用本發明的連接端子及補強層的形成方法。
如上所述,在使用導電連接片1而將連接端子85形成於半導體晶片20之端子21側的面之情形中,由於在成為了連接端子85的部分配置導電連接片1並進行加熱,熔融狀態的金屬層12會選擇性地凝集於端子21上,其結果可使連接端子85形成。
在將如此的設置有連接端子85與補強層86之半導體晶片20配置於插入器30之配線圖案40側的面之狀態下,藉由加熱連接端子85與補強層86,可使連接端子85再成為熔融狀態,然後藉由冷却,可在半導體晶片20與配線圖案40之間形成連接部81與密封層80。
而且,本實施形態由於含有熱可塑性樹脂成分作為樹脂組成物層11、13中所含有的樹脂成分,所以可如前述般進行冷卻而使熱可塑性樹脂組成物固化,藉此可使密封層80固定,所以可提高連接部81及密封層80的機械強度。
經由如上所述的步驟,在半導體晶片20的端子21所設置的面上形成連接端子85,可以環繞該連接端子85的方式形成補強層86。
此外,第3實施形態及第4實施形態雖然以與半導體晶片20所具備的端子21呈對應的方式而形成連接端子85的情形,說明應用本發明連接端子之形成方法的情形,但不受限於該情形,在使用於各種電子機器之電子組件所具備的端子(電極)上,可適用形成連接端子(凸塊)的情形,作為各種電子組件係可舉出例如:半導體晶圓及撓性基板等。
以上,針對本發明的導電連接片、端子間之連接方法、連接端子之形成方法、半導體裝置及電子機器加以說明,惟本發明係不受限於彼等。
例如,本發明的導電連接片之各部構成係可取代成能發揮同樣功能者、或者亦可附加任意的構成者。
又,本發明的端子間之連接方法及連接端子之形成方法中,亦可按照需要追加任意的步驟。
實施例
接著,說明本發明的具體實施例。
1.評價方法
使用各實施例及各比較例的導電連接片,在用以連接呈對向之端子間所製作的端子連接體中,藉由以下的方法來測定或評價端子間之連接電阻、導通路(連接部)形成性及位於導通路以外的區域之密封層中有無殘存的金屬層。
(1)連接電阻
利用4端子法(電阻計:岩崎通信機(股)製、「Digital Multimeter VOA7510」、測定碳針:日置電機(股)製「PIN Type LEAD 9771」)測定12點所得端子連接體中的呈對向之端子間的電阻,其平均值低於30mΩ的情形判定為「A」、30mΩ以上的情形判定為「B」。
(2)導通路形成性
針對所得端子連接體中的呈對向之端子10組,以掃瞄型電子顯微鏡(日本電子(股)製、「JSM-7401F」)觀察其端子間之剖面,在全部10組中藉由焊錫而形成圓柱狀的導通路(連接部)的情形判定為「A」、即使只有1組的導通路未形成的端子存在之情形判定為「B」、與鄰接的端子有短路接觸的情形判定為「C」。
(3)殘存焊錫的有無
以掃瞄型電子顯微鏡(SEM)(日本電子公司製、型號「JSM-7401F」)觀察所得端子連接體的剖面,全部金屬層(金屬材料)有助於呈對向的端子間之導通路形成的情形判定為「A」,有一部份的金屬層無助於導通路形成且殘存於呈對向的端子間(連接部)以外的樹脂(密封層)中的情形判定為「B」。
2.金屬球的濕潤擴散率的測定
在各實施例及各比較例的導電連接片所具備的樹脂組成物層中,於將金屬球配置成其至少一部份埋入的狀態下,求得利用加熱使該金屬球熔融之際的金屬球的濕潤擴散率。
更具體地說,可如下述般求得各實施例及各比較例的導電連接片之樹脂組成物層中金屬球的濕潤擴散率。
首先,準備縱1.0cm×横1.0cm×厚度0.3mm的銅板,使用用以形成各實施例及各比較例的導電連接片所具備的樹脂組成物層所調製之樹脂組成物,在該銅板上形成厚度30μm的樹脂組成物層之後,進一步在該樹脂組成物層上配置5個直徑D為0.5mm的金屬球,以求得濕潤擴散率測定用薄片。
接著,藉由使用熱壓接裝置(築波機械公司製、「TMV 1-200ABS」),以荷重50N、溫度80℃、時間5秒的條件壓接配置在樹脂組成物層上的金屬球,而使金屬球的一部份埋入樹脂組成物層中。
接著,藉由比構成金屬球之低熔點金屬材料的熔點高30℃的溫度加熱金屬球20秒鐘,使金屬球成為熔融狀態。
接著,冷卻熔融狀態的金屬球且使其固化之後,將樹脂組成物層溶解於丙酮中以將其從銅板上去除。
接著,藉由去除樹脂組成物層來測定於銅板上所露出之金屬球的高度H[mm],且使用上述式1以求得金屬球的濕潤擴散率S[%]。
3.樹脂組成物層的酸價量的測定
使用電位差滴定法來測定各實施例及各比較例的導電連接片所具備的樹脂組成物層的酸價量。
更具體地說,可如下述般算出各實施例及各比較例的導電連接片之樹脂組成物層的氧化量。
亦即,精秤約0.2g的構成樹脂組成物層之樹脂組成物,隨後將其溶解於丙酮(100mL)中,來調製樹脂組成物溶液。然後,以氫氧化鈉水溶液(0.05mol/L)滴定該樹脂組成物溶液,使用電位差自動滴定裝置(京都電子工業公司製、「AT-500N」、複合玻璃電極:京都電子工業公司製、「98-100-C173」)來測定滴定曲線,從樹脂組成物的重量M[g]、氫氧化鈉水溶液的濃度C[mol/L]、及將所得之滴定曲線上的變曲點做為終點時直至氫氧化鈉水溶液的終點(變曲點)的滴下量(滴定量)A[L],使用上述式2而可算出酸價量。
4.導電連接片及濕潤擴散率測定用薄片的製作
[實施例1~6、比較例1、2]
首先,分別準備做為環氧樹脂的雙酚A型環氧樹脂(大日本油墨化學工業公司製、「EPICLON-840S」、環氧當量185g/eq)、做為硬化劑的苯酚酚醛清漆樹脂(住友電木公司製、「PR-53647」)、做為薄膜形成性樹脂的改質聯苯基酚型環氧樹脂(日本環氧樹脂公司製、「YX-6954」)、做為具有助焊劑功能的化合物的癸二酸(東京化成工業公司製、化合物1)、2,5-二羥苯甲酸(綠化學公司製、化合物2)及酚酞啉(東京化成工業公司製、化合物3)、做為矽烷偶合劑的2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製、「KBM-303」)、做為硬化促進劑的2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業公司製、「CUREZOL 2P4MZ」)。
而且,以各實施例及比較例於表1、2所示的摻混比,將用以形成各實施例及各比較例的導電連接片所具備之樹脂組成物層的樹脂組成物溶解於甲基乙基酮(MEK),以調製樹脂固體含量40%的樹脂組成物的清漆。然後,使用缺角輪塗布機將所得之清漆塗布於聚酯薄片上,並以90℃×5分間之條件使其乾燥而得到薄膜狀的厚度30μm的樹脂組成物。
接著,準備焊錫箔A(Sn/Pb=63/37(重量比)、熔點:183℃、密度:8.4g/cm3、厚度10μm)及焊錫箔B(Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.5(重量比)、熔點:217℃、密度=7.4g/cm3、厚度10μm)做為金屬層。
而且,各實施例及比較例係如表1、2所示般,選擇焊錫箔A或焊錫箔B的金屬層,以60℃、0.3MPa、0.3m/min的條件,將調製各實施例及各比較例用之薄膜狀的樹脂組成物積層於金屬層的兩面上,以製作於金屬層的兩面具備厚度30μm的樹脂組成物層之導電連接片。
又,準備焊錫球A(Sn/Pb=63/37(重量比)、熔點:183℃、密度:8.4g/cm3、直徑0.5mm)及焊錫球B(Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.5(重量比)、熔點:217℃、密度=7.4g/cm3、直徑0.5mm)做為金屬球。
而且,各實施例及比較例係以表1、2所示之焊錫箔A與焊錫箔B呈對應的方式來選擇焊錫球A或焊錫球B做為金屬球,使用調製各實施例及各比較例用之樹脂組成物而將樹脂組成物層形成於另外準備的銅板上之後,藉由將金屬球配置於樹脂組成物層上,以製作金屬球的濕潤擴散率測定用的濕潤擴散率測定用薄片。
然後,彼等各濕潤擴散率測定用薄片係使用前述金屬球的濕潤擴散率的測定方法,以求得金屬球的濕潤擴散率。其結果表示於表1、2。
5.使用導電連接片之端子間的連接
接著,使用各實施例及各比較例的導電連接片來進行對向之端子間的連接。
更具體地說,首先準備2個具有由FR-4基材(厚度0.1mm)與電路層(銅電路、厚度12μm)所構成、且於銅電路上實施Ni/Au電鍍(厚度3μm)所形成的連接端子(端子徑100μm、鄰接的端子之中心間距離300μm)者來做為基板。
接著,在各實施例及比較例、該構成之基板間,配置各實施例及各比較例的導電連接片,且在該狀態下,使用熱壓接裝置(築波機械公司製、「TMV 1-200ASB」),以表1、2所示之條件實施熱壓接(基板間的間隙50μm),而在呈對向的端子彼此之間形成連接部,藉以使端子間電連接。然後,藉由在180℃加熱1小時,硬化樹脂組成物以得到端子連接體。
接著,針對所得端子連接體,使用前述的評價方法,依照前述方法來評價對向的端子間之連接電阻、端子間之導通路形成性及絶緣性區域中的殘存焊錫的有無。其結果表示於表1、2。
6.導電連接片所具備之樹脂組成物層的酸價量的測定
分別秤量各0.2g的使在各實施例及各比較例用所調製之樹脂組成物乾燥而成者,然後,使用前述之樹脂組成物層的酸價量的測定方法,求得彼等之氧化量。其結果表示於表1、2。
如表1、2所示,各實施例的樹脂組成物層的酸價量係成為3.0×10-5~1.0×10-2mol/g的範圍內,起因於此,可將金屬球的濕潤擴散率設定成37%以上。
而且,可知藉由將金屬球的濕潤擴散率設定在該範圍內,各實施例可使金屬層選擇性地凝集於端子彼此之間,且可得到各評價均優異的結果。
相對於此,各比較例由於樹脂組成物層的酸價量低,所以無法充分地去除形成於金屬層表面的氧化膜,且金屬球的濕潤擴散率變得基於37%。為此,無法將金屬層,選擇性地凝集於端子間,而得到各評價與各實施例比較均明顯變差的結果。
產業上的利用可能性
使用本發明的導電連接片來應用於形成電連接端子彼此間之連接部時,可使經加熱熔融的金屬材料選擇性地凝集於端子彼此之間而形成連接部,且可在其周圍形成由樹脂成分所構成之密封層。其結果由於可以樹脂成分被覆連接部的周圍,故可使連接部固定。又,由於可藉由密封層而確保鄰接的端子間之絶緣性,所以在鄰接的端子彼此之間可確實地防止洩漏電流產生。
另外,使用導電連接片來應用於形成對應設置於電極上而成之連接端子時,可使經加熱熔融的金屬材料選擇性地凝集於電極上而形成連接端子,並可在其周圍形成由樹脂成分所構成的補強層。其結果由於可以樹脂成分被覆連接端子的周圍,故可使連接部固定。又,由於藉由補強層可確保鄰接的連接端子間之絶緣性,在鄰接的連接端子彼此之間可確實地防止洩漏電流發生。因此,具有產業上的利用可能性。
1...導電連接片
10...半導體裝置
11...第1樹脂組成物層
12...金屬層
13...第2樹脂組成物層
20...半導體晶片
21...端子
30...插入器
40...配線圖案
41...端子
70...凸塊
80...密封層
81...連接部
85...連接端子
86...補強層
90...銅板
91...金屬球
圖1為表示使用本發明的導電連接片而製造的半導體裝置之一例的縱剖面圖。
圖2為表示本發明的導電連接片之實施形態的縱剖面圖。
圖3為表示本發明的導電連接片所具備的金屬層之其他構成例的平面圖。
圖4係用以說明使用本發明的端子間之連接方法,以製造半導體裝置所具備之連接部及密封層的製造方法的縱剖面圖。
圖5係用以說明依照JIS Z 3197,來測定金屬球的濕潤擴散率之測定方法的縱剖面圖。
圖6係用以說明使用本發明的連接端子之形成方法,而形成與半導體晶片所具備之端子對應的連接端子之形成方法的縱剖面圖。
10...半導體裝置
20...半導體晶片
21...端子
30...插入器
40...配線圖案
41...端子
70...凸塊
80...密封層
81...連接部
Claims (19)
- 一種導電連接片,其係由積層體所構成,該積層體係具備樹脂成分、以含有具助焊劑功能的化合物之樹脂組成物構成的2個樹脂組成物層、以低熔點的金屬材料構成的金屬層;在前述2個樹脂組成物層間設置前述金屬層,前述金屬層的厚度為0.5μm以上100μm以下;前述樹脂組成物的酸價量為3.0×10-5~1.0×10-2mol/g;前述金屬層相對於前述導電連接片的體積比例為5體積%以上90體積%以下;前述樹脂組成物層滿足下述要件A:要件A:在將以低熔點的金屬材料所構成之金屬球的至少一部份配置於前述樹脂組成物層中的狀態下,依照JIS Z 3197規定的附焊錫用樹脂系助焊劑試驗方法,加熱至前述金屬球的熔融溫度以上,然後測定前述金屬球的濕潤擴散率時,該濕潤擴散率為37%以上。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接片,其中前述濕潤擴散率S[%]係在將加熱前的前述金屬球的直徑設為D[mm]、加熱後的前述金屬球的高度設為H[mm]時,係由下述式1而求得:S[%]=(D-H)/D×100‧‧‧式1。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接片,其中前述金屬球係由錫(Sn)、鉛(Pb)、銀(Ag)、鉍(Bi)、銦(In)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、銻(Sb)、鐵(Fe)、鋁(Al)、金(Au)、鍺(Ge)及銅(Cu)構成群組中所選出之至少2種以上的金屬合金或錫的單體。
- 如申請專利範圍第3項之導電連接片,其中前述金屬球係以 Sn-Pb合金、Sn-Ag-Cu合金或Sn-Ag合金當作主材料而構成。
- 如申請專利範圍4項之導電連接片,其中前述金屬球係以Sn-37Pb合金或Sn-3.0Ag-0.5Cu合金當作主材料而構成。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接片,其中前述金屬球的加熱前的直徑為0.5mm。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接片,其中具有前述助焊劑功能之化合物係含有酸酐。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接片,其中前述酸價量係使用氧化還原滴定法而算出。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接片,其係在前述樹脂組成物中,具有前述助焊劑功能之化合物的含量為1~50重量%。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接片,其中具有前述助焊劑功能之化合物係含有具酚性羥基及羧基中之至少一者的化合物。
- 如申請專利範圍第10項之導電連接片,其中具有前述助焊劑功能之化合物係含有下述一般式(1)所示之化合物:HOOC-(CH2)n-COOH‧‧‧‧‧(1)(式(1)中,n為1~20的整數)。
- 如申請專利範圍第10項之導電連接片,其中具有前述助焊劑功能之化合物係具有下述一般式(2)及下述一般式(3)所示之化合物中的至少一者,
- 如申請專利範圍第1項之導電連接片,其中前述金屬層包括複數金屬層單位,前述複數金屬層單位具有相同的平面觀察形狀。
- 一種端子間之連接方法,其特徵在於具有:將如申請專利範圍第1至13項中任一項之導電連接片配置在成對向之端子間的配置步驟、以前述金屬材料的熔點以上且為前述樹脂組成物的硬化還沒完成的溫度來加熱前述導電連接片的加熱步驟、以及將前述樹脂組成物硬化的硬化步驟。
- 一種端子間之連接方法,其特徵在於具有:將如申請專利 範圍第1至13項中任一項之導電連接片配置在成對向之端子間的配置步驟、以前述金屬材料的熔點以上且為前述樹脂組成物軟化的溫度來加熱前述導電連接片的加熱步驟、以及將前述樹脂組成物固化的固化步驟。
- 一種連接端子之形成方法,其特徵在於具有:將如申請專利範圍第1至13項中任一項之導電連接片配置在電子構件的電極上的配置步驟、以及以前述金屬材料的熔點以上且為前述樹脂組成物的硬化還沒完成的溫度來加熱前述導電連接片的加熱步驟。
- 一種連接端子之形成方法,其特徵在於具有:將如申請專利範圍第1至13項中任一項之導電連接片配置在電子構件的電極上的配置步驟、以及以前述金屬材料的熔點以上且為前述樹脂組成物軟化的溫度來加熱前述導電連接片的加熱步驟。
- 一種半導體裝置,其特徵在於:對向的端子間係透過使用如申請專利範圍第1至13項中任一項之導電連接片形成的連接部而電連接。
- 一種電子機器,其特徵在於:對向的端子間係透過使用如申請專利範圍第1至13項中任一項之導電連接片形成的連接部而電連接。
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