連接材料及使用它的安裝方法

2023-06-12 05:04:31

專利名稱：連接材料及使用它的安裝方法
技術領域：
本發明涉及含有熱固型樹脂的液狀或糊狀的連接材料。
作為向裸IC晶片配線電路基板的安裝方法，廣泛採用使用含熱固型樹脂和潛在性硬化劑的連接材料的倒裝片方式。作為這種安裝方法中使用的連接材料，可縮短安裝工序的生產時間，而且能使用由設備導入費用比較低的一般的液體材料或糊狀材料用分配器，在配線電路基板上塗布的各向異性可導電粘接糊(ACP)和絕緣性粘接糊(NCP)等在常溫下為液狀或糊狀的連接材料。
因此，在向裸IC晶片配線電路基板上安裝時，使用液狀或糊狀連接材料時存在的問題是，由於連接材料中揮發成分的氣化、塗布時捲入的空氣、基板上所含微量水分的氣化等原因，在線路基板和裸IC晶片之間夾持的連接材料層中很容易產生氣泡，為了將生成氣泡排出體系外，加熱加壓處理時，連接材料的熔融粘度過低。因此，不能從熱固化後的連接材料層中除去氣泡，電阻值升高到不能在軟溶處理後和老化(ageing)處理後實際應用的程度，或裸IC晶片會產生浮動和脫落，導致導通不良的問題。
作為除去連接材料層中氣泡的方法。雖然研究了以二階段進行加熱加壓處理的方法，或延遲加熱速度等控制加熱加壓條件的分布方法，但沒有達到預期的效果。
本發明針對以上這種老技術問題，其目的是提供一種連接材料，該材料是將裸IC晶片等電子元件向配線電路基板安裝時，最好使用的液狀或糊狀的連接材料，連接後不殘存氣泡，也不會導致老化後的導通電阻值升高。
本發明者發現含有熱固型樹脂的液狀或糊狀連接材料的性能(產生氣泡的難易度，耐老化性等)與其表面張力密切相關，根據這一發現，經過認真研究，結果發現，通過將約45mN/m(25℃)的液狀或糊狀連接材料的表面張力調整到比它更低的規定範圍內，即可達到上述目的，並至此完成本發明。
即，本發明提供的連接材料，特徵是在含有熱固型樹脂的連接材料中，表面張力(25℃)為25～40mN/m。
本發明提供的安裝方法，特徵是將這種連接材料供給到安裝裸IC晶片的配線電路基板上，在其上確定裸IC晶片的位置，通過加熱加壓將裸IC晶片連接在配線電路基板上。
以下詳細說明本發明。
本發明的連接材料，其特徵是含有熱固型樹脂，常溫下是液狀或糊狀的連接材料，特別是其表面張力(25℃)調整到25～40mN/m。表面張力超過40mN/m時，連接材料熱固化後不能完全去除氣泡，老化後的電阻值升高很大，很不理想。當低於25mN/m時，形成熱固型樹脂成分含有比率過低的結果是，存在不能保證所要粘接強度的危險，所以也不理想。
表面張力的測定可使用市售的表面張力測定裝置(如CBVP-A3型自動表面張力計，協和界面科學社制)進行。
本發明連接材料的表面張力(25℃)調整到25～40mN/m的最好方法，例如將表面活性劑配合在糊狀連接材料中。也可以通過控制熱固型樹脂成分的化學結構、分子量、官能基的種類和濃度等，調整表面張力。
作為這種表面活性劑的最好實例，有矽樹脂系表面活性劑、氟樹脂系表面活性劑。作為矽樹脂系表面活性劑的最好實例，有聚醚改性的聚二甲基矽氧烷(例如，BYK-302(ビツクケミ-ジヤパン)、芳烷基改性的聚甲基烷基矽氧烷(例如，BYK-322(ビツクケミ-ジヤパン)等。作為氟樹脂系表面活性劑的最好實例，有全氟烷基環氧乙烷加成物(例如，DS-401(ダイキン工業)、含全氟烷基的低聚物(例如，S-393(旭硝子))等。
本發明連接材料中表面活性劑的含量，根據使用表面活性劑的種類等而不同，但含量過少時，得不到所期望的效果，過多時，表面活性劑形成滲色，存在連接可靠性降低的危險。因此，作為表面活性劑，使用矽樹脂系表面活性劑或氟樹脂系表面活性劑時，相對於連接材料中的樹脂成分100重量份，調整比率最好為0.01-5.0重量份，更好為0.01-2.0重量份。
本發明的連接材料，除熱固型樹脂外，最好含有潛在性硬化劑。
作為熱固型樹脂的最好實例，有雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、四溴雙酚A型環氧樹脂等一般的環氧樹脂。作為潛在性硬化劑，有封入微膠囊的胺、BF3·胺絡合物、胺醯亞胺化合物、二氰基二醯胺、二羧酸二醯肼咪唑系等。
在連接材料中，進而根據需要適當配合公知的硬化促進劑、阻燃劑、填充劑、溶劑等。通過含有公知的各向異性導電連接用導電粒子，也可以將本發明的連接材料用作各向異性導電連接材料。
本發明的連接材料，除了調整表面張力外，其粘度((25℃)最好調整到10000～500000mPa·s。這是因為粘度過低，難以塗布在規定的位置上，反之，粘度過高，又難以進行分散。
本發明的連接材料，最好按照常規方法製造，將熱硬型樹脂和潛在性硬化劑，進而根據需要配合的其他成分，如表面活性劑進行均勻混合。
本發明的連接材料最好用作將電容器、IC晶片等電子元件安裝在配線電路基板上時使用的連接材料。特別是在將裸IC晶片向配線電路基板上安裝時最好使用。具體講，將本發明的連接材料供給到要安裝裸IC晶片的配線電路基板上，在其上確定裸IC晶片的位置，通過加熱加壓將裸IC晶片連接到配線電路基板上。這樣連接的在裸IC晶片和配線電路基板之間的連接材料層中不殘存氣泡，因此，連接後的導通不僅良好，而且老化後，連接電阻不增高，能夠保持穩定的連接狀態。
以下根據實施例具體說明本發明。
實施例1-11和比較例1-3對於100g由30重量份萘型環氧樹脂(HP-4032D、大日本インキ社制)、20重量份縮水甘油基胺(EP630、油化シエルエポキシ社制)、50重量份潛在性硬化劑(HX3741、旭チバ社制)形成的樹脂混合物，添加表1中所示表面活性劑，通過均勻混合得到糊狀絕緣性連接材料。
用自動表面張力計(CBVP-A3)、協和界面科學社制)測定這些連接材料。得到的結果示於表1。用旋轉粘度計測定連接材料的粘度。所得結果示於表1。
對設置在保持80℃加壓臺上的電路基板(FR5、單層、Ni-Au鍍基板、端子間距150μm)，塗布得到的連接材料(塗布厚度40μm)、以倒裝片方式將裸IC晶片定位其上(6×6mm□、端子間距150μm、Au接線柱凸緣(stud bump)(φ60μm160個)),200℃，以0.5N/衝擊加壓加熱10秒鐘，使兩者連接，對以下項目進行試驗，所得結果示於表1。
(1)有無氣泡利用超聲波顯微鏡(SAT)觀察安裝了IC晶片的電路基板的熱固型樹脂中有無氣泡。觀察到氣泡的評價為X，沒觀察到氣泡的評價為○。結果示於表1。
(2)初期導通電阻測定安裝在電路基板上的IC晶片的電路電阻，導通正常者評價為O、導通不良者評價為X。結果示於表1。
(3)老化後的導通電阻利用壓力鍋試驗(PCT)(110℃、85％RH、200小時)進行老化，測定老化後的電路電阻，初期電阻幾乎沒有變化，導通正常者評價為O、電阻值升高，但沒達到導通不良者評價為△、產生導通不良者評價為X。結果示於表1。
表1表面活性劑 表面張力有無導通電阻 粘度(25℃)實施例種類 (g)(m.N/m)氣泡 初期 老化後 mpa·s1BYK-302*10.01 39.6○○ ○ 35,4002BYK-302 0.136.7○○ ○ 35,6003BYK-302 0.533.2○○ ○ 34,9004BYK-302 1.031.5○○ ○ 34,5005BYK-302 2.030.8○○ ○ 34,1006BYK-302 3.030.5○○ △ 33,8007BYK-302 4.030.4○○ △ 33,2008BYK-302 5.030.1○○ △ 32,4009BYK-322*20.534.5○○ ○ 35,20010 DS-401*30.528.2○○ ○ 34,80011 S-393*40.527.6○○ ○ 35,100比較例1不添加- 44.5× ○ ○ 35,5002BYK-302 0.005 42.0× ○ △ 35,4003BYK-365*50.544.0× ○ △ 34,800表1注*1聚醚改性的聚二甲基矽氧烷(ビツクケミ-ジヤパン)*2芳烷基改性的聚甲基烷基矽氧烷(ビツクケミ-ジヤパン)*3全氟烷基環氧乙烷加成物(ダイキン工業)*4含有全氟烷基的低聚物(旭硝子)
*5丙烯酸系表面活性劑(ビツクケミ-ジヤパン)從表1結果可知，通過配合矽樹脂系表面活性劑或氟樹脂系表面活性劑，將表面張力(25℃)調整到25～40mN/m的糊狀連接材料，連接後沒有觀察到氣泡，因此，老化後的連接可靠性也良好。表面活性劑的添加量(樹脂成分)，當考慮實施例1(添加0.01g)和比較例2(添加0.005g；表面張力40mN/m以上；產生氣泡)時，對樹脂混合物100g最好添加0.01g以上。比較添加2.0g時(實施例5)和添加3.0～5.0g時(實施例6-8)，可知後者在老化後的導通電阻值有升高趨勢。
本發明的連接材料可以將裸IC晶片等電子元件連接在配線電路基板上，而不產生氣泡。因此，不僅連接後導通良好，而且，老化後連接電阻也不升高，並能保持穩定的連接狀態。
權利要求
1．一種連接材料，其特徵是在含有熱固型樹脂的連接材料中，表面張力(25℃)為25～40mN/m。
2．根據權利要求1記載的連接材料，其特徵是含有表面活性劑，使表面張力(25℃)為25～40mN/m。
3．根據權利要求2記載的連接材料，其特徵是表面活性劑為矽樹脂系表面活性劑或氟樹脂系表面活性劑。
4．根據權利要求3記載的連接材料，其特徵是相對於100重量份連接材料中的樹脂成分，所含表面活性劑的比率為0.01-5.0重量份。
5．根據權利要求1-4中任一項記載的連接材料，其特徵是還含有潛在性硬化劑。
6．根據權利要求1-5中任一項記載的連接材料，其特徵是含有各向異性導電連接用導電粒子。
7．根據權利要求1-6中任一項記載的連接材料，其特徵是為液狀或糊狀。
8．一種安裝方法，其特徵是將權利要求1-7任一項記載的連接材料，供給到應安裝裸IC晶片的配線電路基板上，確定裸IC晶片在其上的位置，通過加熱加壓使裸IC晶片連接在配線電路基板上。
全文摘要
在用液狀或糊狀的連接材料,將裸IC晶片等電子元件向配線電路基板安裝時,在連接材料中不殘留氣泡,因此,不會導致老化試驗後的電阻升高。例如,通過配合例如矽樹脂系表面活性劑或氟樹脂系表面活性劑,將含有熱固型樹脂的連接材料表面張力(25℃)調整為25～40mN/m。
文檔編號H01L21/60GK1313371SQ0111164
公開日2001年9月19日 申請日期2001年2月15日 優先權日2000年2月15日
發明者熊倉博之 申請人:索尼化學株式會社