WO2005026279A1 - 多層異方性導電性接着剤及びこれを用いた接続構造体 - Google Patents

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WO2005026279A1
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adhesive
film
anisotropic conductive
peak temperature
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PCT/JP2004/013484
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Hiroyuki Kumakura
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Sony Chemicals Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a multilayer anisotropic conductive adhesive constituted by laminating a plurality of adhesive layers, and a connection structure in which electronic components are electrically connected via the multilayer anisotropic conductive adhesive About.
  • a film adhesive for example, an anisotropic conductive film (ACF) or an insulating material is used as a means for fixing the substrate electrode and the chip electrode in an electrically connected state.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 0-3 4 0 6 1 3 (FIG. 2 etc.) Disclosure of Invention
  • meta PCT pressure 'tucker'test; 1 2 1 ° C ⁇ 10 0% RH or 1 1 0 ° C ⁇ 85% RH
  • Tempoture Cycle Test -55 ° C / 125 ° C
  • the reflow resistance is level 2 (85 ° C ⁇ 60% RH condition, 1 68 8h after moisture absorption pretreatment and through a reflow oven) specified by JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) standard
  • JEDEC Joint Electron Device Engineering Council
  • a polyimide is often formed as an insulating film on a silicon nitride film as a wiring protective layer on the chip side. Compared to the film alone, there was a problem that it was easy to peel off from the adhesive interface after reflow.
  • a multi-layer anisotropic conductive adhesive that can sufficiently connect with reflow resistance and can be easily connected, and a connection structure using the same It is to provide.
  • the multilayer anisotropic conductive adhesive of the present invention is formed by laminating a plurality of adhesive layers containing at least an insulating resin and a curing agent, and bonding at least one of the plurality of layers.
  • the agent layer contains conductive particles, and at least the uppermost or lowermost adhesive layer has a DSC (differential scanning calorific value) exothermic peak temperature of 13 to 180 ° C.
  • the DSC exothermic peak temperature is the DSC (Differential Scanning Calorimetry) measurement method, that is, the difference between the amount of heat input to and output from the sample placed in the temperature-controlled electric furnace and the reference material is measured together with the sample temperature. The peak temperature of the exothermic reaction obtained by this method.
  • the multilayer anisotropic conductive adhesive of the present invention since at least one of the plurality of layers of the adhesive layer contains conductive particles, The upper and lower continuity of the adhesive is made by the conductive particles.
  • at least the uppermost layer or the lowermost adhesive layer has a DSC exothermic peak temperature of 130 ° C. or more and 180 ° C. or less, so that the uppermost layer or the lowermost adhesive layer is a rib. It has the property that it is difficult to peel off even after the low treatment, and it is difficult to peel off after the reflow treatment on the side in contact with the adhesive layer.
  • a first adhesive layer having a DSC exothermic peak temperature of 130 ° C. or higher and 180 ° C. or lower and the first adhesive layer It is also possible to have a second adhesive layer whose DSC exothermic peak temperature is 10 ° C. or more lower than that.
  • the first adhesive layer faces the side of the electronic component that is easy to peel off after the reflow treatment to obtain good reflow resistance, and the opposite adhesive layer or central adhesive is obtained.
  • the overall cost can be reduced by disposing a second exchange layer on the layer and using a relatively inexpensive material, for example, which is generally used for the second adhesive layer. And possible Become.
  • the DSC exothermic peak temperature of the second adhesive layer can be configured to be 110 ° C. or higher and 140 ° C. or lower. is there.
  • the thicknesses of the first adhesive layer and the second adhesive layer are both l o ⁇ um or more, and the first adhesive layer A configuration in which the ratio of the thickness to the thickness of the second adhesive layer is 0 ⁇ 2 or more and 7 or less is also possible.
  • both the first adhesive layer and the second adhesive layer have a certain thickness or more, and if the ratio of the thickness is not extremely large or small, Good characteristics can be obtained.
  • the first adhesive layer further contains a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a spherical inorganic filler and a curing agent, and the inorganic filler is It is also possible to adopt a structure containing 70 parts by weight or more and 170 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the total amount of the thermosetting resin and the thermoplastic resin.
  • thermosetting resins thermoplastic resins
  • spherical inorganic fillers spherical inorganic fillers and curing agents
  • the amount of the inorganic filler is desirably 70 to 170 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the thermosetting resin and the thermoplastic resin. If there is too little inorganic filler, the effect of suppressing peeling after reflow treatment will be reduced. If there are too many inorganic boilers, the connection resistance will increase.
  • thermosetting resin thermoplastic resin
  • spherical inorganic boiler and curing agent is such that the DSC exothermic peak temperature in the first adhesive layer is 130 ° C or higher and 180 ° C or lower. Select so that the following characteristics can be obtained.
  • the reflow resistance can be further improved.
  • thermosetting resin contained in the first adhesive layer may be an epoxy resin
  • thermoplastic resin may be a phenoxy resin
  • the second adhesive layer contains 2-phenylimidazole or a latent imidazole curing agent as a curing agent for the second adhesive layer.
  • connection structure of the present invention includes a first anisotropic electronic component having an electrode and an insulating film on the surface and a second electronic component having an electrode on the surface, the multilayer anisotropic conductive adhesive of the present invention described above. It is an electrical connection through.
  • the first electronic component having an electrode and an insulating film on the surface and the second electronic component having an electrode on the surface are combined with each other.
  • At least the uppermost or lowermost adhesive layer has a DSC exothermic peak temperature of 130 ° C or higher and 180 ° C or lower due to electrical connection via an isotropic conductive adhesive.
  • the adhesive layer that is difficult to peel off after facing the reflow treatment faces the side of the electronic component that has been easy to peel off. If arranged in such a manner, good riff mouth-proofness can be obtained.
  • the first electronic component having an electrode and an insulating film on the surface is a semiconductor chip, and the electrode is provided on the surface. It is also possible to configure the second electronic component to be a circuit board.
  • the insulating film is a silicon nitride film
  • the first electronic component having an electrode and an insulating film on the surface
  • the DSC heat generation of the multilayer anisotropic conductive adhesive It is also possible to adopt a configuration in which an adhesive layer having a peak temperature of 130 ° C. or more and 180 ° C. or less is disposed so as to face each other.
  • the DSC exothermic peak temperature of the multilayer anisotropic conductive adhesive is not lower than 130 ° C and not higher than 180 ° C Better reflow resistance can be obtained by placing the adhesive layer so that it faces the first electronic component.
  • the insulating film is a polyimide film
  • the second electronic component having an electrode on the surface
  • the DSC exothermic peak temperature of the multilayer anisotropic conductive adhesive is 1 It is also possible to adopt a configuration in which an adhesive layer having a temperature of 30 ° C. or higher and 180 ° C. or lower is disposed so as to face each other.
  • the DSC exothermic peak temperature of the multilayer anisotropic conductive adhesive is not less than 130 ° C and not more than 180 ° C Better reflow resistance can be obtained if the layer is placed facing the second electronic component.
  • the multilayer anisotropic conductive adhesive has an adhesive layer having a DSC heat generation peak temperature of 130 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. Therefore, it is possible to realize a connection material (adhesive) and a connection structure excellent in reflow resistance, which is impossible with conventional connection materials.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the multilayer anisotropic conductive adhesive of the present invention
  • FIG. 2 shows another example of the multilayer anisotropic conductive adhesive of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the multilayer anisotropic conductive adhesive of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of an embodiment of the multilayer anisotropic conductive adhesive of the present invention.
  • This multilayer anisotropic conductive adhesive 11 is configured by laminating a second adhesive layer 2 on a first adhesive layer 1.
  • At least one of the first adhesive layer 1 and the second adhesive layer 2 is configured to contain conductive particles.
  • the multilayer anisotropic conductive adhesive 11 is held by attaching a release film (not shown) to one or both main surfaces (upper surface / lower surface) before use.
  • the multilayer anisotropic conductive adhesive 1 1 having this configuration, for example, a coating solution in which the material of the adhesive layer is dissolved in a solvent is prepared, and the coating solution is applied onto a release film (not shown).
  • a film adhesive for each adhesive layer is formed. Then, bond the two layers of film adhesive so that the opposite side of the release film faces.
  • the coating liquid can be overcoated due to the viscosity of the coating liquid or the volatility of the solvent, apply two layers of coating liquid on the same release film / rem It is also possible to produce anisotropic conductive adhesive 11.
  • the DSC exothermic peak temperature of the lower first adhesive layer 1 in particular is 1300 ° C. to 180 °.
  • the DSC exothermic peak temperature of the second upper adhesive layer 2 is C and the DSC emission of the first adhesive layer 1
  • the temperature is 10 ° C or more lower than the thermal peak temperature (for example, less than 130 ° C).
  • the first adhesive layer 1 has an effect that it is difficult to peel off after the reflow treatment.
  • the first is especially on the side that is easily peeled after reflow treatment. It is considered that the reflow resistance can be improved more effectively if the adhesive layer 1 of.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of an embodiment of the multilayer anisotropic conductive adhesive of the present invention.
  • This multi-layer anisotropic conductive adhesive 1 2 is different from the multi-layer anisotropic conductive adhesive 1 1 in FIG. 1 in that the top and bottom of the first adhesive layer 1 and the second adhesive layer 2 are interchanged. It becomes the composition.
  • the upper first adhesive layer 1 has a DSC exothermic peak temperature of 130 ° C. to 180 ° C.
  • the lower DSC exothermic layer temperature of the second adhesive layer 2 is lower.
  • the temperature is 10 ° C. or more lower than the DSC exothermic peak temperature of the first adhesive layer 1 (for example, less than 130 ° C.).
  • the first adhesive layer 1 has an effect of making it difficult to peel off after the reflow treatment, and is good.
  • An adhesive having anti-reflow characteristics can be constructed.
  • the multilayer anisotropic conductive adhesive of FIG. 1 1 and Fig. 2 A more preferable one may be selected from the electric adhesives 12.
  • the substrate is usually placed on the lower side and the chip is placed on the upper side for thermocompression bonding, depending on the structure of the electrodes and insulating films on the respective surfaces of the substrate and the chip Multi-layer anisotropic conductive adhesive may be selected.
  • the first adhesive layer 1 on the chip side has better reflow resistance, so the upper layer on the chip side A multilayer anisotropic conductive adhesive 12 shown in FIG. 2 that is the first adhesive layer 1 may be selected.
  • the first adhesive layer 1 is formed on the substrate. Since the reflow resistance is better on the side, the lower layer on the substrate side is the first adhesive layer 1 and the multilayer anisotropic conductive adhesive 11 shown in FIG. 1 may be selected.
  • the DSC exothermic peak temperature between the first adhesive layer 1 and the second adhesive layer 2 has a certain difference, but in the present invention, 2
  • a multilayer anisotropic conductive adhesive may be formed by laminating three or more adhesive layers.
  • At least the uppermost layer or the lowermost adhesive layer that is, at least one of the adhesive layers, has a DSC exothermic peak temperature within the range of 130 ° C to 180 ° C. It consists of the adhesive layer in
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view in the case where three adhesive layers are laminated.
  • This anisotropic conductive adhesive 20 is formed by laminating three adhesive layers 2 1, 2 2 and 2 3. Of the three adhesive layers 2 1, 2 2, and 2 3, at least one of the adhesive layers contains conductive particles.
  • At least the uppermost adhesive layer 21 or the lowermost adhesive layer 23 is an adhesive layer having a DSC exothermic peak temperature in the range of 130 ° C. to 180 °.
  • the three layers 2 1, 2 2, and 2 3 may be adhesive layers having a DSC heat generation peak temperature in the range of 130 ° C to 180 ° C.
  • Phenoxy resin and epoxy resin are used as the insulating resin, imidazole hardener is used as the hardener, spherical silica is used as the filler, and gold metal is used as the conductive particles.
  • resin particles each of these materials is used in parts by weight shown in Table 1 and mixed uniformly in a mixed solvent of toluene and ethyl acetate.
  • Spherical silica (average particle diameter ⁇ 0.5 im, manufactured by Tatsumori)
  • Gold-coated resin particles (average particle diameter ⁇ 5 / ⁇ ⁇ )
  • each coating solution of Film 1 to Film 6 is applied to the release film, and after the solvent is removed, the adhesive layer of the film is sampled and the DSC (Differential Scanning Calorimetry) exothermic peak is reached. The temperature was measured. The results of measuring the DSC exothermic peak temperature are also shown in Table 1.
  • Film 1 to Finalem 4 have DSC exothermic peak temperatures from 130 ° C to 180 °. Within the range of C, film 5 to film 6 have a DSC exothermic peak temperature of less than 130 ° C. (Example 1)
  • Film 2 with a DSC exothermic peak temperature of 15 1 ° C as the first adhesive layer has a thickness of 40 ⁇ m.
  • DSC exothermic peak temperature is 1 2 1 as the second adhesive layer.
  • a multilayer anisotropic conductive adhesive having a two-layer structure was formed by laminating film 5 at a temperature of 10 / im and a thickness of 10 / im.
  • the adhesive layer coating solution is applied onto the release film to produce films for each adhesive layer (film 2 and finalom 5), and then these two films are applied to the release film. They were laminated together on the opposite side of the film to obtain a multilayer anisotropic conductive adhesive having a thickness of about 50 ⁇ .
  • Substrate used FR—5 glass epoxy substrate (glass epoxy layer 0 ⁇ 6 mmZ Cu pattern 35 juni / surface Ni / A u plating; 150 ⁇ pitch) Chip used: size 6.3 mm mouth, A wiring protective layer consisting of a silicon nitride film with a thickness of 0.4 mm, an Au start knob (top diameter ⁇ 50 m, thickness 30 ⁇ ) and a thickness of 5 m is formed. .
  • Example 2 The connection structure of Example 1 was obtained by connecting the chip and the substrate by crimping under conditions of thrust 0.6 NZ bumps. (Example 2 to Example 5)
  • Example 2 Except that the thicknesses of the first adhesive layer (film 2) and the second adhesive layer (film 5) were changed as shown in Table 2, respectively, in the same manner as in Example 1, The connection structures of Example 2 to Example 5 were obtained.
  • Example 6 with a DSC exothermic peak temperature of 17 1 ° C as the first adhesive layer is 15 ⁇ m thick, and film 5 as the second adhesive layer is 3 5 thick. / im, a multi-layer anisotropic conductive contact with a two-layer structure A connection structure of Example 6 was obtained in the same manner as in Example 1 except that an adhesive was formed. '
  • the first adhesive layer has a DSC exothermic peak temperature of 130 ° C.
  • Film 4 has a thickness of 15 // ⁇
  • the second adhesive layer has film 5 of a thickness of 35 ⁇ m. m, These were laminated to form a multilayer anisotropic conductive adhesive having a two-layer structure, and the others were carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a connection structure of Example 7.
  • the first adhesive layer has a DSC exothermic peak temperature of 14 45 ° C.
  • Film 3 has a thickness of 15 ⁇
  • the second adhesive layer has film 5 of a thickness of 35 ⁇ m.
  • Example 1 except that the thicknesses of the first adhesive layer (Fi / REM 2) and the second adhesive layer (Film 5) were changed as shown in Table 2 respectively. Thus, a connection structure of Example 9 ⁇ Example 10 was obtained. (Comparative Example 2)
  • Film 5 having a DSC exothermic peak temperature of 1 21 ° C is applied to the release film to a thickness of 50 ⁇ to form a film-like adhesive.
  • the substrate and the chip were pressure-bonded under the same conditions as in Example 1 to obtain a connection structure of Comparative Example 2.
  • connection reliability test Samples of each connection structure were pretreated for 2 4 h under 85 ° C 85% RH conditions, then passed through a reflow oven three times, and then PCT (1 110 ° C 85% RH ) And 20 Oh aging, and the conduction resistance was measured.
  • each connected structure sample was pretreated for 85 hours at 85 ° C and 85% RH for 2 4 h, and then passed through a reflow furnace three times, and then TCT (-55 ° C / 125 ° C C. Each 15 minutes) was subjected to aging for 500 cycles and the conduction resistance was measured. In all cases, the X mark indicates that an open occurred, the ⁇ mark indicates that there was no open but an increase in resistance, and the ⁇ mark indicates that there was almost no increase in resistance.
  • Table 2 shows the composition of the adhesives of the examples and comparative examples and the results of the evaluation tests.
  • the temperature difference between the DSC exothermic peaks (chip side film vs. substrate side film)
  • Table 2 also shows the film thickness ratio (chip side film / substrate side film).
  • the DSC exothermic peak temperature of the adhesive layer on the chip side is 130 ° C. to 180 ° C., and particularly good results are obtained when hydroxymethylated imidazole is used as the curing agent. .
  • the results are particularly good when the ratio is in the range of 0.2 to 6 with each being 10 // m or more.
  • Example 2 From Table 2, the temperature difference between the DSC exothermic peaks of the two-layer film is less than 10 ° C, and the peak temperature is less than 130 ° C in both cases. It can be seen that the occurrence of peeling after reflow is large and the reliability is poor. In Example 1, it can be seen that there is a large amount of peeling after moisture absorption pretreatment and reflow, and the reliability is poor.
  • the first adhesive layer having a DSC exothermic peak temperature in the range of 130 ° C. to 180 ° C. the first adhesive layer, the other adhesive layers, A two-layer adhesive is formed by laminating layers, and the first adhesive layer force is placed so as to be on the S chip side and crimped to improve the appearance and connection reliability after reflow. That is, it can be seen that the reflow resistance is good.
  • Example 1 to Example 10 described above D S is provided on the chip side.
  • the DSC exothermic peak temperature was 1300 ° C on the substrate side.
  • the reflow resistance when the first adhesive layer in the range of ⁇ 180 ° C. was disposed was also examined.
  • DSC exothermic peak temperature as the first adhesive layer is 15 1 ° C
  • Film 2 has a thickness of 40 ⁇ m
  • the second adhesive layer has DSC exothermic peak temperature of 1 2 1
  • film 5 has a thickness of 1 O jum.
  • a multi-layer anisotropic conductive adhesive of structure was formed.
  • the adhesive layer coating solution is applied onto the release film to form films for each adhesive layer (film 2 and film 5), and then these two films are applied to the release film. They were laminated together on the opposite side to a multilayer anisotropic conductive adhesive having a thickness of about 50 / m.
  • the following configuration was prepared as a substrate bending chip.
  • Substrate used FR-5 glass epoxy substrate (glass epoxy layer 0.6 mm / Cu pattern 35 ⁇ ⁇ surface Ni / A u plating; 150 pitch) Chip used: Size 6.3 mm, thickness A wiring protection layer consisting of a 0.4 mm, Au stud bump (top diameter ⁇ 50 ⁇ , thickness 30 m) and a film thickness of 5 // m is formed.
  • the release film is removed, and the first adhesive layer (film 2) is placed on the substrate side, and the second adhesive layer (film 5) is placed on the chip side. , 20 ° C ⁇ 20 seconds, with a thrust of 0.6 N / pump, the chip and the substrate are connected to obtain the connection structure of Example 11 It was.
  • Example 16 Except that the thicknesses of the first adhesive layer (film 2) and the second adhesive layer (film 5) were changed as shown in Table 3, the same procedures as in Example 11 were performed. The connection structures of Example 1 2 to Example 15 were obtained. (Example 16)
  • the first adhesive layer has a DSC exothermic peak temperature of 17 ° C.
  • Film 1 has a thickness of 35 / zm
  • the second adhesive layer has film 5 of a thickness of 15 zm.
  • Film 4 with a DSC exothermic peak temperature of 130 ° C as the first adhesive layer is 35 ⁇ m thick
  • film 5 as the second adhesive layer is 15 ⁇ m thick.
  • a multilayer anisotropic conductive adhesive having a two-layer structure was formed by laminating ⁇ and these, and the connection structure of Example 17 was obtained in the same manner as Example 11 except for these.
  • Film 3 with a DSC exothermic peak temperature of 14 45 ° C as the first adhesive layer is 3 5 ⁇ thick
  • film 5 as the second adhesive layer is 1 thick.
  • a multilayered anisotropic conductive adhesive having a two-layer structure was formed by laminating 5 ⁇ and these, and the connection structure of Example 18 was obtained in the same manner as Example 11 except for this.
  • Film 6 with DSC exothermic peak temperature 1 1 18 ° C is 3 5 ⁇ m thick
  • film 5 with DSC exothermic peak temperature 1 2 1 ° C is 1 5 / xm
  • a multilayer anisotropic conductive adhesive having a layer structure was formed, and the film 6 was placed on the substrate side, and the film 5 was placed on the chip side. The connection structure was obtained.
  • Example 1 1 except that the thicknesses of the first adhesive layer (film 2) and the second adhesive layer (film 5) were changed as shown in Table 3 respectively.
  • Example 1 9 Connection structure of Example 20 was obtained. (Comparative Example 5)
  • Film 5 having a DSC exothermic peak temperature of 1 21 ° C was applied to the release film to a thickness of 50 ⁇ to form a film-like adhesive. Using this adhesive, Under the same conditions as in Example 1 1, the substrate, chip and The connection structure of Comparative Example 5 was obtained.
  • connection reliability test Samples of each connection structure were treated at 85 ° C 85% RH for 2 4 h after moisture absorption pretreatment and then passed through a reflow oven 3 times, and then PCT (1 110 ° C 85% RH ) And 20 Oh aging, and the conduction resistance was measured.
  • each connected structure sample was pretreated for 2 4 h under 85 ° C 85% RH condition and then passed through a reflow oven 3 times, and then TCT (-5 5 ° C / 1 25 ° C Each 15 minutes) was subjected to aging of 500 cycles and the conduction resistance was measured. In all cases, the X mark indicates that an open occurred, the ⁇ mark indicates that there was no resistance but an increase in resistance, and the ⁇ mark indicates that there was little increase in resistance.
  • Table 3 shows the composition of the adhesives of the examples and comparative examples and the results of the evaluation tests.
  • the temperature difference between the DSC exothermic peaks (substrate side film to chip side film) and the film thickness ratio (chip side film) Rum Z board side film)
  • the DSC exothermic peak temperature of the adhesive layer on the substrate side is 130 ° C to 180 ° C, and particularly good results are obtained when using hydroxymethylated imidazole as the curing agent. It is done.
  • the thickness of the two-layer film is preferably 10 ⁇ or more, and the ratio is preferably in the range of 0.1 to 9, particularly preferably in the range of 0.2 to 4. A very good result can be obtained when it is in the range of 2 to 1.
  • the temperature difference between the DSC exothermic peaks of the two-layer film is less than 10 ° C, and the peak temperature is less than 1300 ° C. It can be seen that the occurrence of peeling after reflow is large and the reliability is poor.
  • Comparative Example 5 As shown in Table 3, in the case of a single layer as in Comparative Example 5 and Comparative Example 6, good characteristics as in the case of laminating two layers of films cannot be obtained. In Comparative Example 5 using only film 5 with a DSC exothermic peak temperature of 1 21 ° C, peeling occurred after moisture pretreatment and reflow.
  • the first adhesive layer and the other adhesive layer are connected to each other.
  • the appearance after reflow and connection reliability are improved, That is, it can be seen that the reflow resistance is good.
  • the gold adhesive resin particles are included in the film of the two adhesive layers constituting the multilayer anisotropic conductive adhesive, but in the present invention, As described above, the desired conductivity can be obtained if at least one adhesive layer contains conductive particles.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other configurations can be employed without departing from the gist of the present invention.

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Abstract

耐リフロー性が充分に得られ、容易に接続を行うことができる多層異方性導電性接着剤及びこれを用いた接続構造体を提供する。絶縁性樹脂と硬化剤とを少なくとも含有する接着剤層1,2が複数層積層されて成り、少なくとも複数層1,2のうちいずれかの接着剤層に導電性粒子が含有され、少なくとも最上層又は最下層の接着剤層1はDSC(示差走査熱量)発熱ピーク温度が130℃以上180℃以下である多層異方性導電性接着剤11を構成する。また、表面に電極と絶縁膜を有する第1の電子部品と、表面に電極を有する第2の電子部品とを、上記多層異方性導電性接着剤11を介して電気的に接続した接続構造体を構成する。

Description

明細書
多層異方性導電性接着剤及びこれを用いた接続構造体 技術分野
本発明は、 接着剤層を複数層積層して構成された多層異方性導 電性接着剤、 及びこの多層異方性導電性接着剤を介して電子部品 を電気的に接続した接続構造体に関する。 背景技術
基板上へのベアチップ実装用途において、 基板の電極とチップ の電極とを電気的に接続した状態で固定する手段と して、 フィル ム状接着剤即ち例えば異方性導電フィルム （A C F ) や絶縁性フ イルム （N C F )、 または液状接着剤即ち例えば異方性導電ペース ト （A C P ) や絶縁性ペース ト （N C P ) 等の接続材が用いられ ている。
そして、 これらの接続材を基板及びチップの電極間に挟んだ状 態で、 プレス しながら熱を加えるこ とによ り樹脂成分を硬化させ る、 いわゆる樹脂圧縮法が、 工程を短縮するこ とができ生産性を 上げられるこ とから、 広く検討されている （例えば、 特許文献 1 参照。）。
[特許文献 1 ] 特開 2 0 0 0 — 3 4 0 6 1 3号公報 （図 2 等） 発明の開示
基板上へのベアチップ実装用途では、 ワイヤーボンディ ングや 金一金接合と同等のレベルの接続信頼性が要求される。
即ち、 而†P C T (プレッシャー ' タ ッカー ' テス ト ； 1 2 1 °C · 1 0 0 % R Hま たは 1 1 0 °C · 8 5 % R H ) 性ゃ耐 T C T (Temperature Cycle Test； - 5 5 °C / 1 2 5 °C ) 生、 及ぴ而ォリ フロー性を要求されるこ とが多い。
特に、 耐リ フロー性は、 J E D E C (Joint Electron Device Engineering Council ) 規格に定められたレベル 2 ( 8 5 °C · 6 0 % R H条件下 1 6 8 h吸湿前処理後、 リ フロー炉通し） 以上を 満足するよ う に強く要求されている。
しかしながら、 従来の A C Fや N C Fでは、 この而 リ フ ロ ー性 に問題があった。
即ち、 リ フロー処理後にチップと接続材間に剥離が発生し、 そ の後の P C Tや T C Tにおけるエージングで剥離が進行して、 そ の結果導通不良を起こ していた。
そして、 特にベアチップ実装を行う場合には、 チ ップ側に配線 保護層と して窒化シリ コン膜の上にポリィ ミ ドを絶縁膜と して形 成するこ とが多いが、 窒化シリ コン膜のみの場合と 比較して、 リ フ-ロー後に接着界面から剥離し易いという問題があ つた。
また、 従来のフ ィ ルム状接着剤は最低溶融粘度が高く 、 接続信 頼性を得るために高推力 （ 0. 8 ΝΖバンプ以上) にて接続する 必要があるため、 高推力によるチップ破損が発生したり、 高推力 を加えるための （特別な） 設備を必要と したりする 等の問題があ つた。
上述した問題の解決のために、 本発明においては、 耐リ フロー 性が充分に得られ、 容易に接続を行う こ とができる 多層異方性導 電性接着剤及びこれを用いた接続構造体を提供する ものである。
本発明の多層異方性導電性接着剤は、 絶縁性樹脂 と硬化剤とを 少なく と も含有する接着剤層が複数層積層されて成 り 、 少なく と も複数層のう ちいずれかの接着剤層に導電性粒子が含有され、 少 なく とも最上層又は最下層の接着剤層は D S C (示差走査熱量） 発熱ピーク温度が 1 3 以上 1 8 0 °C以下である ものである。 ここで、 D S C発熱ピーク温度とは、 D S C (示差走査熱量） 測定法、 即ち温度調節された電気炉の中に置かれた試料と基準物 質への熱量の出入り の差を試料温度と ともに測定する方法によつ て得られた、 発熱反応のピークの温度をいう。
上述の本発明の多層異方性導電性接着剤の構成によれば、 少な く と も複数層のう ちいずれかの接着剤層に導電性粒子が含有され ているため、 熱圧着された後に、 導電性粒子に よ り接着剤の上下 の導通がなされる。 また、 少なく と も最上層又は最下層の接着剤 層は D S C発熱ピーク温度が 1 3 0で以上 1 8 0 °C以下であるこ とによ り、 最上層又は最下層の接着剤層がリ ブ ロー処理後にも剥 離しにく い特性を有し、 この接着剤層と接する側ではリ フロー処 理後にも剥離しにく く なる。
これは、 従来の発熱ピーク温度が 1 3 0 °C未満であるものよ り も、 発熱ピーク温度が高いことによ り、 熱圧着における硬化がゆ つく り進行し、 リ フロー処理において、 接続さ れた電子部品の膨 張に追随しやすく なるためとも推測される。
これによ り、 従来はリ フロー処理後に剥離しやすかつた電子部 品の側にこの剥離しにく い接着剤層を対面させて接着を行えば、 良好な耐リ フロー性が得られるこ とになる。
上記本発明の多層異方性導電性接着剤において、 D S C発熱ピ ーク温度が 1 3 0 °C以上 1 8 0 °C以下である第 1 の接着剤層と、 前記第 1 の接着剤層よ り も D S C発熱ピーク温度が 1 0 °C以上低 い第 2 の接着剤層とを有する構成とするこ と も可能である。
これによ り、 リ フロー処理後に剥離しやすかつた電子部品の側 に第 1 の接着剤層を対面させて良好な耐リ フロ ー性を得る と共に 反対側の接着剤層や中央の接着剤層に第 2の換着剤層を配置して 第 2 の接着剤層に例えば一般的に使用されている比較的安価な材 料を用いることによ り、 全体のコス トの低減を図るこ と も可能に なる。
上記本発明の多層異方性導電性接着剤において、 さ ら に第 2の 接着剤層の D S C発熱ピーク温度が 1 1 0 °C以上 1 4 0 °C以下で ある構成とするこ とも可能である。
上記本発明の多層異方性導電性接着剤において、 さ ら に第 1 の 接着剤層と第 2の接着剤層の厚さが共に l O ^u m以上であり 、 第 1 の接着剤層の厚さと第 2の接着剤層の厚さの比が 0 · 2以上 7 以下である構成とするこ と も可能である。
このよ う に、 第 1 の接着剤層及び第 2の接着剤層が共にある程 度以上の厚さを有し、 また厚さの比が極端に大きかった り小さ力 つたり しなければ、 良好な特性が得られる。
上記本発明の多層異方性導電性接着剤において、 さ ら に第 1 の 接着剤層が熱硬化性樹脂、 熱可塑性樹脂、 球状の無機フ ィ ラー及 び硬化剤を含有し、 無機フィラーは熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂 の合計量 1 0 0重量部に対して 7 0重量部以上 1 7 0重量部以下 含有する構成とすること も可能である。
熱硬化性樹脂、 熱可塑性樹脂、 球状の無機フイ ラー及ぴ硬化剤 は、 従来公知の様々なものが使用可能である。
無機フィ ラーの量は、 熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の合計量 1 0 0重量部に対して 7 0重量部以上 1 7 0重量部以下と するこ と が望ましい。 無機フィラーが少な過ぎると リ フロー処理後の剥離 を抑制する効果が低下する。 無機ブイ ラ一が多すぎる と 接続抵抗 が大きく なる。
そして、 熱硬化性樹脂、 熱可塑性樹脂、 球状の無機ブ イ ラ一及 び硬化剤の量は、 第 1 の接着剤層において D S C発熱ピーク温度 が 1 3 0 °C以上 1 8 0 °C以下である特性が得られるよ う に選定す る。
また、 さ らに第 1 の接着剤層の硬化剤と して、 2—フ エ二ルー 4， 5 —ジヒ ドロ キシメ チルイ ミ ダゾール、 2 — フ エニノレー 4 一 メ チルー 5 — ヒ ド リ キシメ チルイ ミ ダゾール、 ま； fe:は 2， 4 ージ ア ミ ノ ー 6 — [ 2 'メチルイ ミダゾリ ル一 （ 1 ' ) ] —ェチルー s ト リ アジンィ ソシァヌル酸付加物のいずれかを、 熱硬化性樹脂と 熱可塑性樹脂の合計量 1 0 0重量部に対し 5重量部以上 1 5重量 部以下含有する構成とすることが望ましい。
こ のよ う な硬化剤の材料を使用すれば、 耐リ フ ロ ー性をさ らに 向上するこ とが可能になる。
また、 例えば、 第 1 の接着剤層に含有する熱硬化性樹脂をェポ キシ樹脂と して、 熱可塑性樹脂はフエノ キシ樹脂と してもよい。
さ らにまた、 例えば、 第 2の接着剤層の硬化剤と して、 2—フ ェ二ルイ ミダゾールまたは潜在性のィ ミダゾール硬化剤を含有す る構成とすることが望ましい。
本発明の接続構造体は、 表面に電極と絶縁膜を有する第 1 の電 子部品と、 表面に電極を有する第 2 の電子部品とを、 上述した本 発明の多層異方性導電性接着剤を介して電気的に接続したもので あ 。
上述の本発明の接続構造体の構成によれば、 表面に電極と絶縁 膜を有する第 1 の電子部品と、 表面に電極を有する第 2の電子部 品とを、 上述した本発明の多層異方性導電性接着剤を介して電気 的に接続したこ とによ り、 少なく と も最上層又は最下層の接着剤 層は D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C以上 1 8 0 °C以下であって リ フロー処理後にも剥離しにく い特性を有するこ とから、 従来は リ フ ロー処理後に剥離しやすかつた電子部品の側にこ の剥離しに く い接着剤層が対面するよ う に配置していれば、 良好な耐リ フ口 一性が得られるこ とになる。
上記本発明の接続構造体において、 さ らに表面に電極と絶縁膜 を有する第 1 の電子部品が半導体チップであり、 表面に電極を有 する第 2の電子部品が回路基板である構成 とするこ と も可能であ る。
上記本発明の接続構造体において、 さ ら に絶縁膜が窒化シリ コ ン膜であり、 表面に電極と絶縁膜を有する第 1 の電子部品と、 多 層異方性導電性接着剤の D S C発熱ピーク 温度が 1 3 0 °C以上 1 8 0 °C以下である接着剤層が対面するよ う に配置されている構成 とすることも可能である。
第 1 の電子部品の表面の絶縁膜が窒化シ リ コン膜である場合に は、 多層異方性導電性接着剤の D S C発熱 ピーク温度が 1 3 0 °C 以上 1 8 0 °C以下である接着剤層を第 1 の電子部品と対面するよ う に配置した方が、 よ り 良好な耐リ フロー性が得られる。
上記本発明の接続構造体において、 さ ら に絶縁膜がポリイ ミ ド 膜であり、 表面に電極を有する第 2の電子部品と、 多層異方性導 電性接着剤の D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C以上 1 8 0 °C以下 である接着剤層が対面するよ う に配置されている構成とするこ と も可能である。
第 1 の電子部品の表面の絶縁膜がポリィ ミ ド膜である場合には 多層異方性導電性接着剤の D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C以上 1 8 0 °C以下である接着剤層を第 2の電子部品と対面するよ う に 配置した方が、 よ り 良好な耐リ フロー性が得られる。
上述の本発明によれば、 多層異方性導電性接着剤が、 D S C発 熱ピーク温度が 1 3 0 °C以上 1 8 0 °C以下である接着剤層を有す るこ とによ り、 従来の接続材では不可能であった耐リ フロー性に 優れた接続材（接着剤）及び接続構造体を実現するこ とができる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の多層異方性導電性接着剤の一実施の形態の概 略断面図であり、 図 2は、 本発明の多層異方性導電性接着剤の他 の実施の形態の概略断面図であり、 図 3 は、 本発明の多層異方性 導電性接着剤のさ らに他の実施の形態の概略断面図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の多層異方性導電性接着剤の一実施の形態の概略構成図 (断面図） を図 1 に示す。
この多層異方性導電性接着剤 1 1 は、 第 1 の接着剤層 1 の上に 第 2 の接着剤層 2が積層されて構成されている。
第 1 の接着剤層 1又は第 2の接着剤層 2 の う ち、 少なく と も一 方は、 導電性粒子を含有して構成される。 これによ り 、 多層異方 性導電性接着剤 1 1 を熱圧着した後、 その上下の導通 （電気的接 続） がなされる。
また、 この多層異方性導電性接着剤 1 1 は、 使用する前は、 図 示しない剥離フィルムが一方又は両方の主面 （上面 · 下面） に貼 り付けられて保持される。
この構成の多層異方性導電性接着剤 1 1 を製造するには、 例え ば、 接着剤層の材料を溶剤中に溶かした塗布液を作製し、 図示し ない剥離フィルム上に塗布液を塗布して接着剤層を形成するこ と によ り、 それぞれ各接着剤層のフィルム状接着剤を形成する。 そ して、 2層のフィルム状接着剤を、 剥離フィルムとは反対側が対 向するよ うに張り合わせる。
なお、 塗布液の粘性や溶剤の揮発性等の特性によ り 、 塗布液の 重ね塗り が可能である場合には、 同一の剥離フィ /レム上に 2層の 塗布液を順次塗布して多層異方性導電性接着剤 1 1 を製造するこ と も可能である。
本実施の形態では、 特に下層の第 1 の接着剤層 1 が、 その D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0。Cであり、 上層の第 2 の接 着剤層 2 の D S C発熱ピーク温度が第 1 の接着剤層 1 の D S C発 熱ピーク温度よ り も 1 0 °C以上低い温度 （例えば 1 3 0 °C未満） である構成とする。
これによ り、 特に第 1 の接着剤層 1 において、 リ フロー処理後 に剥離しにく く なる作用効果を有する。
従って、 従来よ り も耐リ フロー特性を向上し、 良好な耐リ フ口 一特性を有する接着剤を構成するこ とができる。
そして、 この多層異方性導電性接着剤 1 1 を介して、 上下に 2 つの電子部品を接続して接続構造体を作製する際には、 特にリ フ ロー処理後に剥離しやすい側に第 1.の接着 層 1 を配置すれば、 よ り効果的に耐リ フロー特性を向上するこ とができる と考えられ る。
また、 本発明の多層異方性導電性接着剤の一実施の形態の概略 構成図 （断面図） を図 2に示す。
この多層異方性導電性接着剤 1 2は、 図 1 の多層異方性導電性 接着剤 1 1 に対して、 第 1 の接着剤層 1 と第 2 の接着剤層 2 の上 下を入れ替えた構成となっている。
この場合も、 上層の第 1 の接着剤層 1 が、 その D S C発熱ピー ク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0 °Cであり、 下層の第 2の接着剤層 2の D S C発熱ピーク温度が第 1 の接着剤層 1 の D S C発熱ピーク温 度よ り も 1 0 °C以上低い温度 （例えば 1 3 0 °C未満） である構成 とする。
これによ り、 図 1 の多層異方性導電性接着剤 1 1 と同様に、 特 に第 1 の接着剤層 1 においてリ フロー処理後に剥離しにく く なる 作用効果を有し、 良好な耐リ フロー特性を有する接着剤を構成す るこ とができる。
そして、 多層異方性導電性接着剤の上下に接着させる、 それぞ れの電子部品 （回路基板やチップ、 その他の部品） の構成に従つ て、 図 1 の多層異方性導電性接着剤 1 1及び図 2 の多層異方性導 電性接着剤 1 2から、 よ り好ましい方を選択すればよい。
例えば、 前述した基板へのベアチップ実装では、 通常、 基板を 下側に、 チップを上側に配置して熱圧着を行う ので、 基板とチッ プのそれぞれの表面の電極や絶縁膜の構成に応じて、 多層異方性 導電性接着剤を選択すればよい。
例えば、 チップの表面の絶縁膜が窒化シリ コ ン膜である場合に は、 第 1 の接着剤層 1 がチップ側である方が耐リ フロー性が良好 になるため、 チップ側になる上層が第 1 の接着剤層 1 である、 図 2 の多層異方牲導電性接着剤 1 2を選択すればよい。
また例えば、 チップの表面の絶縁膜がポリイ ミ ド膜である場合 (窒化シリ コン膜の表面にポリイ ミ ド膜が形成されている場合も 含む） には、 第 1 の接着剤層 1が基板側である方が耐リ フロー性 が良好になるため、基板側になる下層が第 1 の接着剤層 1 である、 図 1 の多層異方性導電性接着剤 1 1 を選択すればよい。
なお、 図 1及び図 2の実施の形態では、 第 1 の接着剤層 1 と第 2の接着剤層 2の D S C発熱ピーク温度にある程度の差がある構 成と したが、 本発明では、 2層の接着剤層が共に D S C発熱ピー ク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0 °Cの範囲内にある構成や、 2層の接着 剤層の発熱ピーク温度の差が少ない構成も含む。
また、 本発明では、 3層以上の接着剤層を積層して多層異方性 導電性接着剤を構成してもよい。
その場合、 少なく と も最上層又は最下層の接着剤層、 即ち少な く と も一方の接着面の接着剤層を、 D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0 °Cの範囲内にある接着剤層によ り構成する。
本発明の異方性導電性接着剤のさ らに他の実施の形態と して、 3層の接着剤層を積層した場合の断面図を図 3 に示す。
この異方性導電性接着剤 2 0 は、 3層の接着剤層 2 1， 2 2， 2 3が積層されて構成されている。 3層の接着剤層 2 1 ， 2 2 ， 2 3のう ち、 少なく と もいずれか の接着剤層に導電性粒子を含有する。
また、 少なく と も最上層の接着剤層 2 1又は最下層の接着剤層 2 3 は、 D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0 の範囲内に ある接着剤層とする。 なお、 3層 2 1 ， 2 2 ， 2 3 と も D S C発 熱ピーク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0 °Cの範囲内にある接着剤層と し ても構わない。
これによ り、 最上層の接着剤層 2 1又は最下層の接着剤層 2 3 の接着面でリ''フロー処理後の剥離を抑制するこ とができ、 耐リ フ ロー特性を向上することができる。
[実施例]
以下、 本発明の実施例を比較例と と もに詳細に説明する。
絶縁性樹脂と してフエノ キシ樹脂及びエポキシ樹脂を用い、 硬 化剤と してィ ミダゾール系硬化剤を用い、 フィ ラーと して球状シ リカを用い、 導電性粒子と して金メ ッキ樹脂粒子を用いて、 これ ら各材料をそれぞれ表 1 に示す重量部で使用して、 トルエンと酢 酸ェチルの混合溶剤中で均一に混合するこ と によ り 、 フィルム 1
〜フィルム 6 の 6種類のフィルム状接着剤用の塗布液を作製した, こ こで、 表 1 に示す各材料の詳細は、 以下の通り である。
Y P 5 0 ( B P A型フエノ キシ樹脂、 東都化成社製）
H P 4 0 3 2 D (ナフタ レン型エポキシ樹脂、 大日本インキ化学 工業社製）
E P 8 0 7 ( B P F型エポキシ樹脂、 ジヤ ノ、。ンエポキシレジン社 製）
2 P H Z ( 2 —フエ二ルー 4 ， 5 —ジヒ ドロキシメチルイ ミダゾ ール ； イ ミダゾール系硬化剤、 四国化成社製）
2 P 4 MH Z ( 2 —フエ二ルー 4ーメチノレ一 5 — ヒ ドロキシメチ ルイ ミダゾール ； ィ ミダゾール系硬化剤、 四国化成社製） 2 M A O K ( 2， 4—ジァミ ノ _ 6 — [ 2 'メチルイ ミ ダゾリ ル ― ( 1 ) ' ] —ェチルー s ト リ アジンィ ゾ シァヌル酸付加物 ； ィ ミダゾール系硬化剤、 四国化成社製）
2 P Z ( 2—フエ二ルイ ミダゾール ； イ ミ ダゾール系硬化剤、 四 国化成社製）
HX 3 9 4 1 H P (マスターパッチ型潜 性硬化剤、 エポキシ/ イ ミダゾール硬化剤 = 2 / 1 、 旭化成エ キシ社製）
球状シリカ （平均粒径 Φ 0. 5 i m、 龍森社製）
金メ ッキ樹脂粒子 （平均粒径 φ 5 /ζ πι)
また、 フィルム 1〜フィルム 6の各塗布液を剥離フ イノレムに塗 布して、 溶剤が除去された後に、 フ イルムの接着剤層をサンプリ ングして、 D S C (示差走査熱量分析） の発熱ピーク温度を測定 した。 この D S C発熱ピーク温度の測定锆果も、 併せて表 1 に示 す。
Figure imgf000012_0001
表 1 に示すよ う に、 フ ィ ルム 1〜フイノレム 4は、 D S C発熱ピ ーク温度が 1 3 0 °C~ 1 8 0。Cの範囲内であ り 、 フ ィ ルム 5〜フ イルム 6は、 D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C未満である。 (実施例 1 )
第 1 の接着剤層と して D S C発熱ピーク温度が 1 5 1 °Cである フ ィ ルム 2を厚さ 4 0 μ 第 2 の接着剤層と して D S C発熱ピ ーク温度が 1 2 1 °Cであるフ ィルム 5を厚さ 1 0 /i m、 これらを 積層して 2層構造の多層異方性導電性接着剤を.形成した。
具体的には、 接着剤層の塗布液を剥離フ ィ ルム上に塗布して、 各接着剤層のフィルム （フ ィルム 2及びフイノレム 5 ) を作製した 後に、 これら 2つのフィ ルムを剥離フ ィ ルム とは反対側の面で互 いに張り合わせて、 約 5 0 μ πιの厚さの多層異方性導電性接着剤 と した。
基板及びチップと して、 以下の構成を用意した。
使用基板 ： F R— 5ガラエポ基板 （ガラエポ層 0 · 6 mmZ C uパターン 3 5 ju ni /表面 N i /A uメ ツキ； 1 5 0 μ πιピッチ） 使用チップ ： 大きさ 6 . 3 mm口、 厚さ 0 . 4 mm、 A u ス タ ッ トノ ンプ （ トップ径 φ 5 0 m， 厚さ 3 0 μ πι) と膜厚 5 m の窒化シリ コ ン膜からなる配線保護層が形成されている。
そして、 第 1 の接着剤層 （フィルム 2 ) がチップ側に、 第 2 の 接着剤層 （フィ ルム 5 ) が基板側になる よ う に配置して、 2 0 0 °C . 2 0秒、 推力 0 . 6 N Zバンプの条件にて圧着する こ と に よ り、チップと基板とを接続して、実施例 1 の接続構造体を得た。 (実施例 2〜実施例 5 )
第 1 の接着剤層 （フィ ルム 2 ) 及び第 2 の接着剤層 （フ ィ ルム 5 ) の厚さを、 それぞれ表 2 に示すよ う に変更した他は、 実施例 1 と同様にして、 実施例 2〜実施例 5 の接続構造体を得た。
(実施例 6 )
第 1 の接着剤層と して D S C発熱ピーク温度が 1 7 1 °Cである フ ィルム 1 を厚さ 1 5 μ πι、 第 2 の接着剤層と してフ ィ ルム 5 を 厚さ 3 5 /i m、 これらを積層して 2層構造の多層異方性導電性接 着剤を形成し、 その他は実施例 1 と同様にして、 実施例 6 の接続 構造体を得た。 '
(実施例 7 )
第 1 の接着剤層と して D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °Cである フィルム 4 を厚さ 1 5 // αι、 第 2 の接着剤層と してフ ィルム 5 を 厚さ 3 5 μ m、 これらを積層して 2層構造の多層異方性導電性接 着剤を形成し、 その他は実施例 1 と同様にして、 実施例 7の接続 構造体を得た。
(実施例 8 )
第 1 の接着剤層と して D S C発熱ピーク温度が 1 4 5 °Cである フィルム 3 を厚さ 1 5 μ ιη、 第 2 の接着剤層と してフ ィルム 5 を 厚さ 3 5 μ m これらを積層して 2層構造の多層異方性導電性接 着剤を形成し、 その他は実施例 1 と同様にして、 実施例 8の接続 構造体を得た。
(比較例 1 )
D S C発熱ピーク温度力 S i 1 8 °Cであるフ ィルム 6 を厚さ 1 5 μ m, D S C発熱ピーク温度が 1 2 1 °Cであるフ ィルム 5 を厚さ 3 5 /z m、 これらを積層して 2層構造の多層異方性導電性接着剤 を形成し、 フ ィ ルム 6がチップ側に、 フ ィ ルム 5が基板側になる よ うに配置して、 その他は実施例 1 と同様にして、 比較例 1 の接 続構造体を得た。
(実施例 9 · 実施例 1 0 )
第 1 の接着剤層 （フ ィ /レム 2 ) 及ぴ第 2 の接着剤層 （フ ィ ルム 5 ) の厚さを、 それぞれ表 2に示すよ う に変更した他は、 実施例 1 と同様にして、 実施例 9 · 実施例 1 0 の接続構造体を得た。 (比較例 2 )
剥離フ ィ ルムに D S C発熱ピーク温度が 1 2 1 °Cである フ ィ ル ム 5を厚さ 5 0 μ πι塗布してフ ィ ルム状接着剤を形成し、 こ の接 着剤を用いて、 実施例 1 と同様の条件によ り、 基板とチップとを 圧着して、 比較例 2 の接続構造体を得た。
(比較例 3 )
剥離フ ィルムに D S C発熱ピーク温度が 1 5 1 °Cであるフ ィル ム 2 を厚さ 5 0 // m塗布してフ ィ ルム状接着剤を形成し、 こ の接 着剤を用いて、 実施例 1 と同様の条件によ り、 基板とチップとを 圧着して、 比較例 3 の接続構造体を得た。
(評価試験）
これら実施例 1〜実施例 1 0及ぴ比較例 1〜比較例 3の各接続 構造体に対して、 以 下の評価試験を行った。
リ フロー後の外観試験 ： 各接続構造体の試料を 8 5 °C 8 5 % R H条件下 2 4 h吸湿前処理した後にリ フロー炉 （M A X温度 2 5 0 °C ) に 3回通し、 S A T (超音波探傷装置） にてチップと接合 材間の剥離の有無を観察した。 接続面積の半分以上に剥離が見ら れるものを X印、 部分的に見られるものを△印、 ほとんど剥離が ないものを〇印、 剥離が全く ないものを◎印と した。
接続信頼性試験 ： 各接続構造体の試料を 8 5 °C 8 5 % R H条件 下 2 4 h吸湿前処理 した後にリ フロー炉に 3回通し、 その後 P C T ( 1 1 0 °C 8 5 % R H ) にて 2 0 O hエージングを行い導通抵 抗を測定した。 また、 各接続構造体の試料を 8 5 °C 8 5 % R H条 件下 2 4 h吸湿前処理した後にリ フ ロー炉に 3回通し、 その後 T C T ( - 5 5 °C / 1 2 5 °C 各 1 5分） にて 5 0 0サイクルのェ 一ジングを行い導通抵抗を測定した。 いずれの場合も、 オープン が発生したものを X 印、 オープン発生はないが抵抗上昇が見られ るものを△印、 抵抗上昇のほとんどないものを〇印と した。
各実施例及び比較例の接着剤の構成と評価試験の結果を表 2に 示す。 また、 2層の フィルムによ り接着剤を構成した例では、 D S C発熱ピーク の齓度差 （チップ側フ ィ ルム一基板側フ ィ ルム） と、 フ ィルム厚さの比率 （チップ側フ ィルム/基板側フィルム） も、 併せて表 2 に示す。
表 2
Figure imgf000016_0001
表 2 よ り 、 2層のフ ィ ルムの D S C発熱ピークの温度差が 1 0 °C以上ある場合 （実施例 1〜実施例 1 0 ) では、 吸湿前処理及 ぴリ ブ口一を行った後の外観と接続信頼性がいずれも良好である こ とがわかる。
チップ側の接着剤層の D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0 °Cであり 、 その硬化剤と してヒ ドロキシメチル化イ ミダゾール を用いた場合に、 特に良好な結果が得られる。
2層のフ ィ /レムの厚さについては、 各々 1 0 // m以上と して、 比率が 0. 2〜 6 の範囲にある場合が、 特に良好な結果が得られ る。
表 2 よ り 、 2層のフ ィ ルムの D S C発熱ピーク の温度差が 1 0 °C未満であり 、 いずれもピーク温度が 1 3 0 °C未満である比較 例 1 では、 吸湿前処理及ぴリ フローを行った後の剥離発生が大き く 、 信頼性が悪いこ とがわかる。 例 1 では、 吸湿前処理及びリ フローを行った後の剥離発生が大き く 、 信頼性が悪いこ とがわかる。
表 2 よ り 、 比較例 2及び比較例 3 のよ う 単層の場合には、 2 層のフ ィ ルムを積層した場合のよ う な良好な特性は得られない。
D S C発熱ピーク温度が 1 2 1 °Cのフィルム 5のみを用いた比 較例 2では、 吸湿前処理及びリ フローを行らた後の剥離発生が大 ぎい。
一方、 D S C発熱ピーク温度が 1 5 1 °Cのフィルム 2のみを用 レヽた比較例 3では、 オープンが発生して導通不良となる。
従来の単層のフ ィルム状接続材は、 D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C未満であるため、 比較例 1 または比較例 2 と同様の結果と なる。
なお、 表 2中にはないが、 D S C発熱ピーク温度が 1 8 0 °Cを 超える硬化剤を材料と して接着剤層に用いると、 実用的な硬化条 件では硬化しないため、 実用に耐えない。
従って、 D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0 °Cの範囲内 である第 1 の接着剤層を用いて、 こ の第 1 の接着剤層と、 他の接 着剤層とを積層して 2層構造の接着剤を構成し、 第 1 の接着剤層 力 Sチップ側になるよ うに配置して圧着することによ り 、 リ フロー 後の外観や接続信頼性が良好となり 、 即ち耐リ フロー性が良好と なるこ とがわかる。
上述の実施例 1 〜実施例 1 0では、 チップ側に D S 。発熱ピー ク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0 °Cの範囲内である第 1 の接着剤層を配 置した場合であつたが、 基板側に D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0 °Cの範囲内である第 1 の接着剤層を配置した場合の 耐リ フロー性も調べた。
(実施例 1 1 )
第 1 の接着剤層と して D S C発熱ピーク温度が 1 5 1 °Cである フ ィルム 2 を厚さ 4 0 μ m, 第 2 の接着剤層と して D S C発熱ピ ーク温度が 1 2 1 であるフ ィルム 5 を厚さ 1 O ju m、 これらを 積層して 2層構造の多層異方性導電性接着剤を形成した。
具体的には、 接着剤層の塗布液を剥離フィ ルム上に塗布して、 各接着剤層のフ ィ ルム （フィ ルム 2及びフィ ルム 5 ) を作製した 後 、 これら 2つのフィルムを剥離フィルムとは反対側の面で互 いに張り 合わせて、 約 5 0 / mの厚さの多層異方性導電性接着剤 と した。
基板反ぴチップと して、 以下の構成を用意した。
使用基板 ： F R— 5ガラエポ基板 （ガラエポ層 0 . 6 mm/ C uパターン 3 5 μ ηιΖ表面 N i /A uメ ツキ； 1 5 0 ピッチ） 使用チップ ： 大き さ 6 . 3 mm口、 厚さ 0 . 4 mm、 A uスタ ッ トバンプ （ ト ップ径 φ 5 0 μ πι， 厚さ 3 0 m) と膜厚 5 // m の感光性ポリイ ミ ド絶縁膜からなる配線保護層が形成されている そして、 剥離フィルムを除去する と共に、 第 1 の接着剤層 （フ イ ルム 2 ) が基板側に、 第 2 の接着剤層 （フ ィルム 5 ) がチップ 側になる よ う に配置して、 2 0 0 °C · 2 0秒、 推力 0 . 6 N /パ ンプの条件にて圧着するこ とによ り、チップと基板とを接続して、 実施例 1 1 の接続構造体を得た。
(実施例 1 2〜実施例 1 5 )
第 1 の接着剤層 （フ ィ ルム 2 ) 及び第 2 の接着剤層 （フ ィルム 5 ) の厚さを、 それぞれ表 3 に示すよ う に変更した他は、 実施例 1 1 と同様にして、実施例 1 2〜実施例 1 5 の接続構造体を得た。 (実施例 1 6 )
第 1 の接着剤層と して D S C発熱ピーク温度が 1 7 1 °Cである フィルム 1 を厚さ 3 5 /z m、 第 2 の接着剤層と してフ ィ ルム 5を 厚さ 1 5 z m、 これらを積層して 2層構造の多層異方性導電性接 着剤を骸成し、 その他は実施例 1 1 と同様にして、 実施例 1 6の 接続構造体を得た。
(実施例 1 7 )
第 1 の接着剤層と して D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °Cである フ ィルム 4 を厚さ 3 5 μ m , 第 2 の接着剤層と してフ ィルム 5 を 厚さ 1 5 μ πι、 これらを積層して 2層構造の多層異方性導電性接 着剤を形成し、 その他は実施例 1 1 と同様にして、 実施例 1 7の 接続構造体を得た。
(実施例 1 8 )
第 1 の接着剤層と して D S C発熱ピーク温度が 1 4 5 °Cである フ ィ ルム 3 を厚さ 3 5 μ πι、 第 2 の接着剤層と してフ ィ ルム 5 を 厚さ 1 5 μ ιη、 これらを積層して 2層構造の多層異方性導電性接 着剤を形成し、 その他は実施例 1 1 と同様にして、 実施例 1 8 の 接続構造体を得た。
(比較例 4 )
D S C発熱ピーク温度が 1 1 8 °Cであるフィルム 6 を厚さ 3 5 μ m , D S C発熱ピーク温度が 1 2 1 °Cであるフィルム 5 を厚さ 1 5 /x m、 これらを積層して 2層構造の多層異方性導電性接着剤 を形成し、 フィルム 6が基板側に、 フィルム 5がチップ側になる よ う に配置して、 その他は実施例 1 1 と同様にして、 比較例 4の 接続構造体を得た。
(実施例 1 9 · 実施例 2 0 )
第 1 の接着剤層 （フィ ルム 2 ) 及び第 2 の接着剤層 （フ ィ ルム 5 ) の厚さを、 それぞれ表 3 に示すよ う に変更した他は、 実施例 1 1 と同様にして、実施例 1 9 ·実施例 2 0の接続構造体を得た。 (比較例 5 )
剥離フ ィルムに D S C発熱ピーク温度が 1 2 1 °Cである フ ィ ル ム 5 を厚さ 5 0 μ πι塗布してフ ィ ルム状接着剤を形成し、 こ の接 着剤を用いて、 実施例 1 1 と同様の条件によ り、 基板とチップと を圧着して、 比較例 5 の接続構造体を得た。
(比較例 6 )
剥離フ ィルムに D S C発熱ピーク温度が 1 5 1 °Cであるフィル ム 2 を厚さ 5 0 m塗布してフィルム状接着剤を形成し、 この接 着剤を用いて、 実施例 1 1 と同様の条件によ り 、 基板とチップと を圧着して、 比較例 6 の接続構造体を得た。
(評価試験）
これら実施例 1 1〜実施例 2 0及ぴ比較例 4〜比較例 6 の各接 続構造体に対して、 以下の評価試験を行った。
リ フロー後の外観試験 ： 各接続構造体の試料を 8 5 °C 8 5 % R H条件下 2 4 h吸湿前処理した後にリ フロー炉 （M A X温度 2 5 0 °C ) に 3回通し、 S A T (超音波探傷装置） にてチップと接合 材間の剥離の有無を観察した。 接続面積の半分以上に剥離が見ら れるものを X印、 部分的に見られるものを△印、 ほとんど剥離が ないものを〇印、 剥離が全く ないものを◎印と した。
接続信頼性試験 ： 各接続構造体の試料を 8 5 °C 8 5 % R H条件 下 2 4 h吸湿前処理した後にリ フロー炉に 3回通し、 その後 P C T ( 1 1 0 °C 8 5 % R H ) にて 2 0 O hエージングを行い導通抵 抗を測定した。 また、 各接続構造体の試料を 8 5 °C 8 5 % R H条 件下 2 4 h吸湿前処理した後にリ フロー炉に 3回通し、 その後 T C T ( - 5 5 °C / 1 2 5 °C 各 1 5分） にて 5 0 0 サイ クルのェ 一ジングを行い導通抵抗を測定した。 いずれの場合も、 オープン が発生したものを X印、 オープン発生はないが抵抗上昇が見られ るものを△印、 抵抗上昇のほとんどないものを〇印と した。
各実施例及び比較例の接着剤の構成と評価試験の結果を表 3 に 示す。 また、 2層のフ ィ ルムによ り接着剤を構成した例では、 D S C発熱ピーク の温度差 （基板側フ ィ ルム一チップ側フ ィ ルム） と、 フィルム厚さの比率 （チップ側フ ィ ルム Z基板側フ ィルム） も、 併せて表 3 に示す。
表 3
Figure imgf000021_0001
表 3 よ り 、 2層のフ ィ ルムの D S C発熱ピーク の温度差が 1 0 °C以上ある場合 （実施例 1 1 〜実施例 2 0 ) では、 吸湿前処理 及ぴリ フ口一を行った後の外観と接続信頼性がいずれも良好であ るこ とがわかる。
基板側の接着剤層の D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0 °Cであり、 その硬化剤と してヒ ドロキシメチル化イ ミ ダゾール を用いた場合に、 特に良好な結果が得られる。
2層のフィルムの厚さについては、 各々 1 0 μ πι以上と して、 比率が 0. 1〜 9 の範囲にある場合が好ましく 、 0 . 2〜 4にあ る場合が特に好ま しく 、 0. 2〜 1 の範囲にある場合が極めて良 好な結果が得られる。
表 3 よ り 、 2層のフ ィ ルムの D S C発熱ピーク の温度差が 1 0 °C未満であり、 いずれもピーク温度が 1 3 0 °C未満である比較 例 4では、 吸湿前処理及ぴリ フローを行った後の剥離発生が大き く 、 信頼性が悪いこ とがわかる。
表 3 よ り、 比較例 5及ぴ比較例 6 のよ う に単層の場合には、 2 層のフィルムを積層した場合のよ う な良好な特性は得られない。 D S C発熱ピーク温度が 1 2 1 °Cのフィルム 5 のみを用いた比 較例 5では、 吸湿前処理及ぴリ フローを行った後の剥離発生が大 きい。
一方、 D S C発熱ピーク温度が 1 5 1 °Cのフィルム 2のみを用 いた比較例 6では、 オープンが発生して導通不良となる。
なお、 表 3 中にはないが、 D S C発熱ピーク温度が 1 8 0 を 超える硬化剤を材料と して接着剤層に用いる と、 実用的な硬化条 件では硬化しないため、 実用に耐えない。
従って、 D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C〜 1 8 0 °Cの範囲内 である第 1 の接着剤層を用いて、 この第 1 の接着剤層と、 他の接 着剤層とを積層して 2層構造の接着剤を構成し、 第 1 の接着剤層 が基板側になるよ う に配置して圧着することによ り、 リ フロー後 の外観や接続信頼性が良好となり 、 即ち耐リ フロー性が良好とな ることがわかる。
なお、 上述の各実施例では、 多層異方性導電性接着剤を構成す る 2層の接着剤層のフィルムに、 いずれも金メ ツキ樹脂粒子を含 有させているが、 本発明においては、 前述したよ う に、 少なく と も 1層の接着剤層が導電性粒子を含有していれば、 所望の導電性 を得るこ とが可能である。
また、 基板やチップと接合する側の接着剤層に導電性粒子を含 有しているか否かは、 耐リ フロー性に大きく影響するものではな い 0
本発明は、 上述の実施の形態に限定されるものではなく、 本発 明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

Claims

請求の範囲
1 . 絶縁性樹脂と硬化剤とを少なく と も含有する接着剤層が複数 層積層されて成り、
少なく と も複数層のう ちいずれかの接着剤層に、 導電性粒子が 含有され、
少なく と も最上層又は最下層の接着剤層は、 D S C発熱ピーク 温度が 1 3 0 °C以上 1 8 0 °C以下である多層異方性導電性接着剤,
2. D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C以上 1 8 0 °C以下である第 1 の接着剤層と、 前記第 1 の接着剤層よ り も D S C発熱ピーク温 度が 1 0 °C以上低い第 2の接着剤層とを有する請求の範囲第 1項 に記載の多層異方性導電性接着剤。
3. 前記第 2の接着剤層の D S C発熱ピーク温度は 1 1 0 °C以上 1 4 0 °C以下である請求の範囲第 2項に記載の多層異方性導電性 接着剤。
4. 前記第 1 の接着剤層と前記第 2の接着剤層の厚さが共に 1 0 μ πι以上であり、 前記第 1 の接着剤層の厚さ と前記第 2の接着剤 層の厚さの比が 0. 2以上 7以下である請求の範囲第 2項に記載 の多層異方性導電性接着剤。
5. 前記第 1 の接着剤層は、 熱硬化性樹脂、 熱可塑性樹脂、 球状 の無機フ ィ ラー及び硬化剤を含有し、 無機フイ ラ一は熱硬化性樹 脂と熱可塑性樹脂の合計量 1 0 0重量部に対して 7 0重量部以上 1 7 0重量部以下含有する請求の範囲第 2項に記載の多層異方性 導電性接着剤。
6. 前記第 1 の接着剤層は、 硬化剤と して 2— フヱ二ルー 4， 5 ージヒ ド ロキシメチノレイ ミダゾーノレ、 2 — フ エ ニノレー 4ーメチノレ — 5 —ヒ ドリ キシメチルイ ミ ダゾール、 または 2， 4—ジァミ ノ - 6 - [ 2 メチルイ ミダゾリルー ( 1 " ) ] ーェチルー s ト リ ア ジンイ ソシァヌル酸付加物のいずれかを、 熱硬化性樹脂と熱可塑 性樹脂の合計量 1 0 0重量部に対し 5重量部以上 1 5重量部以下 含有する請求の範囲第 5項に記載の多層異方性導電性接着剤。
7 . 前記第 1 の接着剤層に含有する熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂 であり、 熱可塑性樹脂はフエノ キシ樹脂である請求の範囲第 5項 に記載の多層異方性導電性接着剤。
8 . 前記第 2 の接着剤層は、 硬化剤と して 2—フヱ二ルイ ミダゾ ールまたは潜在性のイ ミ ダゾール硬化剤を含有する請求の範囲第 2項に記載の多層異方性導電性接着剤。
9 . 表面に電極と絶縁膜を有する第 1 の電子部品と、 表面に電極 を有する第 2の電子部品とを請求の範囲第 1項〜第 8項のいずれ かに記載の多層異方性導電性接着剤を介して電気的に接続した接 続構造体。
1 0 . 前記表面に電極と絶縁膜を有する第 1 の電子部品は半導体 チップであり、 前記表面に電極を有する第 2 の電子部品は回路基 板である請求の範囲第 9項に記載の接続構造体。
1 1 . 前記絶縁膜が窒化シ リ コ ン膜であり、 前記表面に電極と絶 縁膜を有する第 1 の電子部品と、 前記多層異方性導電性接着剤の D S C発熱ピーク温度が 1 3 0 °C以上 1 8 0 °C以下である接着剤 層が対面するよ う に配置されている請求の範囲第 9項に記載の接 続構造体。
1 2 . 前記絶縁膜がポリイ ミ ド膜であり、 前記表面に電極を有す る第 2の電子部品と、 前記多層異方性導電性接着剤の D S C発熱 ピーク温度が 1 3 0 °C以上 1 8 0 °C以下である接着剤層が対面す るよ う に配置されている請求の範囲第 9項に記載の接続構造体。
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