電路連接用粘合劑組合物的製作方法
2023-05-27 17:43:21 3
專利名稱：電路連接用粘合劑組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及粘合劑組合物、電路連接用粘合劑組合物、連接體及半導體裝置。
背景技術：
在半導體元件和液晶顯示元件中，使用各種粘合劑來結合元件中的各種的構件。這樣的粘合劑以要求粘合性為首，還要求耐熱性、高溫高溼狀態中的可靠性等涉及多方面的特性。另外，作為在粘合中使用的被粘合體，例如使用印刷配線板或聚醯亞胺等有機基材等具有酮、鋁等金屬或ITO(銦錫氧化物)、SiN、SiO2等多種多樣表面狀態的基材，因此配合各被粘合體的分子設計是必要的。
以往，作為半導體元件或液晶顯示元件用的粘合劑，可以採用使用了顯示高粘合性和高可靠性的環氧樹脂的熱固性樹脂(例如，特開平1-113480號公報)。作為樹脂的構成成分，一般使用環氧樹脂、具有和環氧樹脂反應性的酚醛樹脂等固化劑、促進環氧樹脂和固化劑反應的熱潛伏性催化劑。熱潛伏性催化劑已成為決定固化溫度和固化速度的重要因素，從室溫(25℃)下的貯存穩定性和加熱時的固化速度的觀點出發，可以使用各種化合物。在實際操作中，通過在170～250℃的溫度下固化1～3小時，就可得到所要求的粘合。但是，隨著最近半導體元件的高集成化、液晶元件的高精細化，元件間和配線間的間距更為狹小，因而，固化時的加熱對周圍構件造成不良影響的危險就出現了。進而為實現低成本化，就有必要提高通過量，要求在低溫(100～170℃)、短時間(1小時以內)，換句話說低溫快速固化下的粘合。為達到這種低溫快速固化，就需要使用低活化能的低熱潛伏性催化劑，但是已經知道，這樣的熱潛伏性催化劑兼具在室溫附近的貯存穩定性是非常困難的。
最近，並用了(甲基)丙烯酸酯衍生物和作為自由基引發劑的過氧化物的自由基固化型粘合劑正受到關注。自由基固化，作為反應活性種的自由基非常富有反應性，因此短時間固化是可能的，而且可以在低於或等於自由基引發劑的分解溫度下穩定地存在，因而是低溫快固化和室溫附近下的貯存穩定性並立的固化系(例如，特開2002-203427號公報)。
發明內容
但是，自由基固化系粘合劑，固化時的收縮大，因此與使用環氧樹脂時相比，粘合強度差，特別對無機材質或金屬材質的基材的粘合強度降低。因此，在用於半導體元件或液晶顯示元件的粘合劑時，就得不到足夠的性能(粘合強度等)。
因此，本發明的目的在於，提供雖然是自由基固化系，但對以金屬和無機材質構成的基材顯示高粘合強度、室溫(25℃)下的貯存穩定性優良、而且可靠性試驗後具有足夠的性能的粘合劑組合物，電路連接用粘合劑組合物，連接體和半導體裝置。
為達到上述目的，本發明提供含有(a)～(d)成分的粘合劑組合物。
(a)熱塑性樹脂，(b)具有2個或2個以上(甲基)丙烯醯基的自由基聚合性化合物，(c)利用150～750nm的光照射和/或80～200℃的加熱產生自由基的固化劑(利用150～750nm的光照射，或者80～200℃的加熱，或者並用光照射和加熱產生自由基的固化劑)，(d)其單獨時在25℃的粘度是10～1000Pa·s的液狀橡膠。
在該粘合劑組合物中，向含具有(甲基)丙烯醯基的自由基聚合性化合物的自由基固化系的粘合劑組合物中，以賦予薄膜成形性為主要目的，加入熱塑性樹脂，再調配入上述特定粘度的液狀橡膠，由此達到對以金屬或無機材質等構成的基材的高粘合強度。另外，(甲基)丙烯醯指的是丙烯醯或者甲基丙烯醯(以下相同)。
這裡，(d)液狀橡膠的主骨架，優先從聚異戊二烯、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、聚(氧丙烯)、聚(氧四亞甲基)二醇、聚烯烴二醇和聚-ε-己內酯組成的組中選擇。即，(d)成分可以是從聚異戊二烯、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、聚(氧丙烯)、聚(氧四亞甲基)二醇、聚烯烴二醇、聚-ε-己內酯及其改性物組成的組中選擇的、單獨時在25℃的粘度為10～1000Pa·s的液狀橡膠。
通過使用這些液狀橡膠，提高向粘合基材表面的潤溼性，能夠達到高粘合強度。
相對於100重量份數(a)成分，粘合劑組合物優先選擇含有50～250重量份數(b)成分、0.5～30重量份數(c)成分和1～50重量份數(d)成分。通過形成這樣的配合比率，粘合強度、薄膜成形性、耐熱性、固化速度、放置穩定性等能夠變得更為優良。
在上述粘合劑組合物中，相對於粘合劑組合物總體積可以含有0.1～30體積％的導電粒子。即，得到相對於粘合劑組合物總量100體積份數，含有0.1～30體積％導電粒子的粘合劑組合物。
通過在粘合劑組合物中配合導電粒子，粘合劑組合物已經能夠作為異嚮導電性的粘合劑使用。異嚮導電性的粘合劑組合物，例如在作為連接電路基板的主面上具有電路電極的電路構件相互間的電路連接用粘合劑組合物使用時，在保持同一電路基板上的電路電極間的絕緣性的同時，藉助導電粒子能夠使對置的電路基板上的電路電極間形成電連接。
即，提供為實現一方的電路構件的電路電極和另一方的電路構件的電路電極形成電連接而將電路基板的主面上具備電路電極的電路構件相互間對置進行連接的、並由上述粘合劑組合物構成的電路連接用粘合劑組合物。
該電路連接用粘合劑組合物是，在將電路連接用粘合劑組合物介於具有對置電極的基板間，並向對置的基板間加壓從而使加壓方向的電極間形成電連接的電路連接方法中，以使用上述粘合劑組合物作為電路連接用粘合劑組合物為特徵的電路連接用粘合劑組合物。
通過使用該電路連接用粘合劑組合物提供下面的連接體及半導體裝置。
一種連接體，其具備在第一電路基板的主面上具有第一電路電極的第一電路構件，在第二電路基板的主面上具有第二電路電極的第二電路構件，以及在第一和第二電路電極對置的狀態下設置在第一和第二電路構件之間的、使第一和第二電路電極形成電連接的電路連接構件；其中，上述電路連接構件由上述粘合劑組合物或者其固化物構成。
一種半導體裝置，其具備具有連接電極的半導體元件，在電路基板的主面上具有電路電極的電路構件，以及在連接電極和電路電極對置的狀態下設置在半導體元件和電路構件之間的、使連接電極和電路電極形成電連接的電路連接構件；其中，上述電路連接構件由上述粘合劑組合物或者其固化物構成。
尤其是，通過使用含有導電粒子的電路連接用粘合劑組合物，提供下面的連接體和半導體裝置。
一種連接體，其具備在第一電路基板的主面上具有第一電路電極的第一電路構件，在第二電路基板的主面上具有第二電路電極的第二電路構件，以及在第一和第二電路電極對置的狀態下設置在第一和第二電路構件之間的、使第一和第二電路電極形成電連接的電路連接構件；其中，上述電路連接構件由含有相對於粘合劑組合物總體積的0.1～30體積％的導電粒子的粘合劑組合物或者其固化物構成，利用該粘合劑組合物或者其固化物中的導電粒子，使第一和第二電路電極間形成電連接。
一種半導體裝置，其具備具有連接電極的半導體元件，在電路基板的主面上具有電路電極的電路構件，以及在連接電極和電路電極對置的狀態下設置在半導體元件和電路構件之間的、使連接電極和電路電極形成電連接的電路連接構件；其中，上述電路連接構件由含有相對粘合劑組合物總體積的0.1～30體積％導電粒子的粘合劑組合物或者其固化物構成，利用該粘合劑組合物或者其固化物中的導電粒子，使電極和電路電極間形成電連接。
圖1是用不含導電粒子的電路連接用粘合劑組合物連接的、有關實施方式的連接體的剖面圖；圖2是表示第一電路構件、第二電路構件和薄膜狀的電路連接用粘合劑組合物(不含導電粒子)的剖面圖；圖3是表示用含有導電粒子的電路連接用粘合劑組合物連接的、有關實施方式的連接體的剖面圖；圖4是模擬地表示第一電路構件、第二電路構件和薄膜狀的電路連接用粘合劑組合物(含導電粒子)的剖面圖；圖5是有關實施方式的半導體裝置的斜視圖；圖6是圖5的沿VI-VI線的剖面圖。
具體實施例方式
作為本發明中使用的(a)成分的熱塑性樹脂，沒有特別的限制，可以使用公知的熱塑性樹脂。作為這樣的聚合物，可以使用聚醯亞胺、聚醯胺、苯氧基樹脂類、聚(甲基)丙烯酸酯類、聚醯亞胺類、聚氨酯類、聚酯類、聚乙烯醇縮丁醛類等。這些可以單獨使用，也可以將兩種或兩種以上混合使用。這些樹脂中可以含有矽氧烷鍵或氟取代基。這些混合的樹脂相互間如果是在完全相溶，或者是發生微相分離而呈白濁狀態，是能夠適合使用的。上述樹脂的分子量越大，越容易得到薄膜成形性，並且能夠將影響作為粘合劑的流動性的熔融粘度設定在寬範圍。分子量沒有特別的限制，但作為一般的重均分子量優選是5000～150000，尤其優選是10000～80000。在該值不到5000時，有薄膜成形性變差的傾向，另外如果超過150000，就有和其他成分的相溶性變差的傾向。
作為本發明中使用的(b)成分、並具有2個或2個以上(甲基)丙烯醯基的自由基聚合性化合物，沒有特別的限制，可以使用公知的自由基聚合性化合物。
具體地可舉出環氧(甲基)丙烯酸酯低聚物、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚醚(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚酯(甲基)丙烯酸酯低聚物等低聚物，三羥甲基丙烷(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚亞烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯、二環戊烯(甲基)丙烯酸酯、二環戊烯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、異氰脲酸改性2官能(甲基)丙烯酸酯、異氰脲酸改性3官能(甲基)丙烯酸酯、2，2′-二(甲基)丙烯醯氧基二乙基磷酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基酸性磷酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。這些化合物，根據需要，可以單獨使用或者混合使用。
(b)成分的添加量，相對於100重量份數的(a)成分，優選是50～250重量份數，更優選是60～150重量份數。在添加量不到50重量份數時，有固化後的耐熱性降低的擔心，另外在超過250重量份數時，在作為薄膜使用的情況下，有薄膜成形性降低的危險。
作為本發明中使用的(c)成分、並利用150～750nm的光照射和/或80～200℃的加熱而產生自由基的固化劑，沒有特別的限制，可以使用α-乙醯氨基苯酮衍生物或過氧化物、偶氮化合物等公知的固化劑。作為這些化合物，特別從固化溫度的設計的容易等方面出發，更優選過氧化物。作為能夠使用的過氧化物，以表示過氧化物分解尺度的1分鐘的半衰期溫度作為參照是簡便的，優選1分鐘的半衰期溫度在40℃～200℃範圍，其中更加優選1分鐘的半衰期溫度在60℃～170℃範圍。當1分鐘的半衰期溫度不到40℃時，往往損害保存穩定性，當超過200℃時，往往需要長時間固化。
作為這樣的固化劑，可舉出二醯基過氧化物衍生物、過氧二碳酸酯衍生物、過氧酯衍生物、過氧縮酮衍生物、二烷基過氧化物衍生物、氫過氧化物衍生物。
作為二醯基過氧化物衍生物，可舉出2，4-二氯苯甲醯過氧化物、3，5，5-三甲基己醯基過氧化物、辛醯基過氧化物、月桂醯過氧化物、硬脂醯過氧化物、琥珀醯過氧化物、苯甲醯過氧化甲苯、苯甲醯過氧化物等。
作為過氧二碳酸酯衍生物，可舉出過氧化二碳酸二正丙酯、過氧二碳酸二異丙酯、雙(4-叔丁基環己基)過氧二碳酸酯、二-2-乙氧基甲氧基過氧二碳酸酯、二(2-乙基己基過氧)二碳酸酯、過氧二碳酸二甲氧基丁酯、二(3-甲基-3-甲氧丁基過氧)二碳酸酯等。
作為過氧酯衍生物，可舉出1，1，3，3-四甲基丁基過氧新癸酸酯、1-環己基-1-甲乙基過氧新癸酸酯、過氧新癸酸叔己酯、過氧新戊酸叔丁酯、1，1，3，3-四甲丁基過氧-2-乙基己酸酯、2，5-二甲基-2，5-雙(2-乙基乙醯基過氧)己烷、2，5-二甲基-2，5-雙(2-過氧化苯甲醯)己烷、1-環己基-1-甲乙基過氧-2-乙基己酸酯、叔己基過氧-2-乙基己酸酯、過氧異丁酸叔丁酯、1，1-雙(叔丁基過氧)環己烷、叔己基過氧異丙基單碳酸酯、叔丁基過氧-3，5，5-三甲基己酸酯、過氧月桂酸叔丁酯、2，5-二甲基-2，5-二(間甲苯醯基過氧)己烷、叔丁基過氧異丙基單碳酸酯、叔丁基過氧-2-乙基己基單碳酸酯、過氧苯甲酸叔己酯、過乙酸叔丁酯等。
作為過氧縮酮衍生物，可舉出1，1-雙(叔己基過氧)-3，3，5-三甲基環己烷、1，1-(叔丁基過氧)環十二烷、2，2-雙(4，4-二叔丁基過氧環己基)丙烷、2，2-雙(叔丁基過氧)癸烷等。
作為二烷基過氧化物衍生物，可舉出α，α′雙(叔丁基過氧)二異丙基苯、二枯烯基過氧化物、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁氧基)己烷、叔丁基枯烯基過氧化物等。
作為氫過氧化物類，可舉出二異丙基苯氫過氧化物、枯烯基氫過氧化物等。
這些化合物除了單獨使用以外，也可以將兩種或兩種以上混合使用。
(c)成分的添加量，相對於100重量份數的(a)成分，優選是0.5～30重量份數，更優選是1～20重量份數。在添加量不到0.5重量份數時，有固化不足的擔心，另外，在超過30重量份數時，有放置穩定性降低的危險。
作為本發明使用的(d)成分的液狀橡膠，可以使用不含溶劑等的、單獨時在25℃的粘度是10～1000Pa·s的液狀橡膠(優選是50～800Pa·s、更優選是100～500Pa·s、最優選是150～250Pa·s)化合物。該粘度是使用旋轉數控制式的旋轉粘度計(E型粘度計等)，採用錐型和平板型的幾何學，在旋轉轉數0.5～50r/min、25℃測定的值。如果該粘度不到10Pa·s，在以粘合劑組合物作為薄膜使用時，就有固化後的彈性率顯著降低的危險，如果超過1000Pa·s，就有隨著薄膜的低流動化，粘合性降低的危險。
作為這樣的液狀橡膠，特別優選聚異戊二烯、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、聚(氧丙烯)、聚(氧四亞甲基)二醇、聚烯烴二醇和聚-ε-己內酯及其改性物。這裡所說的改性物是指，通過使具有交聯性官能基的單體共聚等，從而在側鏈或末端導入了和主結構不同的結構的改性物。
作為上述的具體的例子，可舉出液狀聚異戊二烯，液狀聚丁二烯，羧基末端液狀聚丁二烯，羥基末端液狀1，2-聚丁二烯，羧基末端液狀聚丁二烯，羥基末端液狀1，2-聚丁二烯，液狀苯乙烯-丁二烯橡膠，羥基末端液狀苯乙烯-丁二烯橡膠，液狀丙烯腈-丁二烯橡膠，在聚合物末端含有羧基、羥基、(甲基)丙烯腈基或者嗎啉基的液狀丙烯腈-丁二烯橡膠、液狀羧基化丁腈橡膠、羥基末端液狀聚(氧丙烯)、烷氧基甲矽烷基末端液狀聚(氧丙烯)、液狀聚(氧四亞甲基)二醇、液狀聚烯烴二醇、液狀聚-ε-己內酯。
其中，更加優選極性較高的液狀丙烯腈-丁二烯橡膠，在聚合物末端含有羧基、羥基、(甲基)丙烯腈基或者嗎啉基的液狀丙烯腈-丁二烯橡膠，液狀羧基化丁腈橡膠，其中，極性基團丙烯腈的含量更優選是10～60％。使用這樣的極性高的液狀橡膠，能夠更提高粘合強度。
除了單獨使用這些化合物以外，也可以將其兩種或兩種以上混合使用。
(d)成分的添加量，相對於100重量份數的(a)成分，是1～50重量份數，優選是10～30重量份數。在添加量不到1重量份數時，難以得到高粘合強度，另外，在超過50重量份數時，固化後的粘合劑的物理性能降低顯著，有可靠性降低的危險。
作為本發明中使用的導電粒子，可舉出Au、Ag、Ni、Cu、軟釺料等的金屬粒子或碳黑等。另外，也可以是以非導電性的玻璃、陶瓷、塑料等為核，在該核上被覆金屬、金屬粒子或碳黑而成的導電粒子。特別地，作為導電粒子，可以使用以塑料為核，並在該核上被覆有上述金屬、金屬粒子或碳黑的粒子或熱熔融金屬粒子，加熱加壓而具有變形性，因此可吸收電極的高度偏差，也可在連接時增加和電極的接觸面積從而提高可靠性，因而是優選的。另外，這些導電粒子的表面進而用高分子樹脂等所被覆的微粒子，可以抑制增加導電粒子的配合量時的粒子相互間的接觸所引起的短路，提高電極電路間的絕緣性，因此可以適宜地單獨使用該微粒子或者和導電粒子混合使用。
該導電粒子的平均粒徑，從分散性、導電性方面來看，優選是1～18μm。平均粒徑如果不到1μm，則電路電極相互間的電連接往往變得不充分，如果超過18μm，向電極間距離狹小的高密度的電路構件的應用就變得困難。
導電粒子的使用量沒有特別的限制，但相對於粘合劑組合物總體積，優選是0.1～30體積％，更優選是0.1～10體積％。該值如果不到0.1體積％，就有導電性變差的傾向，如果超過30體積％，往往發生電路短路。以23℃的固化前的各成分的體積為基礎來決定體積％，各成分的體積，可以利用比重從重量換算成體積。另外，也可以不用在量筒中將該成分溶解或膨潤，而加入很好溼潤該成分的合適溶劑(水、醇等)，然後加入該成分，求出增加的體積作為其體積。
在本發明的粘合劑組合物中，也可以適宜地添加以烷氧基矽烷衍生物或矽氨烷衍生物為代表的偶聯劑和密合提高劑、流平劑等添加劑。
本發明的粘合劑組合物，以提高交聯率為目的，除了上述(b)成分外，也可以適宜地添加具有利用烯丙基、馬來醯亞胺基、乙烯基等活性自由基發生聚合的官能基的化合物。具體的可舉出N-乙烯咪唑、N-乙烯吡啶、N-乙烯吡咯烷酮、N-乙烯甲醯胺、N-乙烯己內醯胺、4，4′-偏乙烯雙(N，N-二甲基苯胺)、N-乙烯乙醯胺、N，N-二甲基丙烯醯胺、N-異丙基丙烯醯胺、N，N-二乙基丙烯醯胺、丙烯醯胺等。
本發明的粘合劑組合物，以提高流動性為目的，也可以並用單官能(甲基)丙烯酸酯。具體的可舉出季戊四醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-2-氰乙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸二環戊氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸羥基丙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸正月桂酯、(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸四氫呋喃酯、2-(甲基)丙烯氧基乙基磷酸酯、N，N-二甲氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N，N-二甲氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯基嗎啉等。
本發明的粘合劑組合物，在室溫是漿狀時可以原封不動的以漿狀使用。在室溫是固體時，除加熱使用外，也可以使用溶劑使其漿化。作為能夠使用的溶劑，只要是與粘合劑組合物和添加劑沒有反應性、並顯示充分的溶解性的溶劑，就不受特別限制，但優選在常壓下的沸點是50～150℃的溶劑。在沸點是低於或等於50℃時，如果在室溫放置就有揮發的危險，因而在開放體系中的使用被限制。另外，如果沸點是高於或等於150℃，使溶劑揮發困難，就有給粘合後的可靠性帶來不良影響的危險。
本發明的粘合劑組合物適合製成薄膜狀使用。根據需要在粘合劑組合物中加入溶劑等形成溶液，將該溶液塗布在氟樹脂薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、脫模紙等剝離性基材上，或者使上述溶液含浸在無紡布等基材中而載置在剝離性基材上，去除溶劑等就可以作為薄膜使用。如果以薄膜狀使用，從操作性等方面來看，是更方便的。
本發明的粘合劑組合物可以利用光照射和/或加熱，還可以同時一邊加壓一邊使其粘合。通過並用這些措施，更低溫短時間下的粘合成為可能。光照以150～750nm波長範圍的照射光為好，最好是使用低壓水銀燈、中壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、氙燈、金屬滷化燈，以0.1～10J/cm2的照射量進行固化。加熱溫度沒有特別的限制，但以50～175℃的溫度為好。壓力如果是在對被粘合體沒有損傷的範圍內，就不受特別限制，一般以0.1～10MPa為好。這些加熱和加壓優選在0.5秒～3小時的範圍進行。
本發明的粘合劑組合物，例如可以作為熱膨脹係數不同的不同種類的被粘合體的粘合劑使用。具體地說，可以作為以各向異性導電粘合劑、銀漿、銀薄膜等為代表的電路連接材料，CSP用彈性體，CSP用不充滿材，以LOD膠帶等為代表的半導體元件粘合材料使用。
本發明的電路連接用粘合劑組合物由上述粘合劑組合物構成，例如，如以後所述，可以用於得到電路構件相互間被連接了的連接體或半導體裝置。
以下，一面參照附圖，一面說明連接體和半導體裝置的實施方式。在圖的說明中，同一元件附以同一符號，省略重複的說明。另外，圖中的尺寸不一定和實際的尺寸一致。
圖1是表示使用不含導電粒子的電路連接用粘合劑組合物、有關實施方式的連接體的剖面圖。
圖1所示的連接體100具備在第一電路基板31的主面31a上具有第一電路電極32的第一電路構件30，在第二電路基板41的主面41a上具有第二電路電極42的第二電路構件40，以及在第一電路電極32和第二電路電極42對置的狀態下設置在第一電路構件30和第二電路構件40之間的、使第一電路電極32和第二電路電極42形成電連接的電路連接構件10C。電路連接構件10C由電路連接用粘合劑組合物10(作為該電路連接用粘合劑組合物，能夠應用上述的粘合劑組合物)的固化物構成。另外第一電路電極32和第二電路電極42通過相互連接形成了電連接。
圖1所示的連接體100，例如可以像以下那樣製造。
首先，如圖2所示，準備第一電路構件30、第二電路構件40和已成形為薄膜狀的電路連接用粘合劑組合物10。接著，將電路連接用粘合劑組合物10載置在第二電路構件40的形成有第二電路電極42的面上，進而，在使第一電路電極32和第二電路電極42對置的狀態下，將第一電路構件30載置在電路連接用粘合劑組合物10上。接著，藉助第一電路構件30和第二電路構件40，一邊加熱電路連接用粘合劑組合物10一邊使其固化，同時在垂直於主面31a、41a的方向加壓，在第一和第二電路構件30、40之間形成電路連接構件10C，得到圖1的連接體100。
圖3是表示有關使用含有導電粒子的電路連接用粘合劑組合物的實施方式的連接體的剖面圖。
圖3所示的連接體200具備在第一電路基板31的主面31a上具有第一電路電極32的第一電路構件30，在第二電路基板41的主面41a上具有第二電路電極42的第二電路構件40，以及在第一電路電極32和第二電路電極42對置的狀態下設置在第一電路構件30和第二電路構件40之間的、使第一電路電極32和第二電路電極42形成電連接的電路連接構件20C。電路連接構件20C是在樹脂組合物21中分散了導電粒子22的電路連接用粘合劑組合物20的固化物(即，在樹脂組合物的固化物21中分散了導電粒子22的固化物)，在對置的第一電路電極32和第二電路電極42之間，由於導電粒子22與兩電路電極接觸，藉助導電粒子22而在兩電路電極間形成電連接。
圖3所示的連接體200，例如可以像圖4所示，準備第一電路構件30、第二電路構件40和己成形為薄膜狀的電路連接用粘合劑組合物20，採用和得到上述圖1的連接體100相同的方法來製造。電路連接用粘合劑組合物20是在樹脂組合物21中分散了導電粒子22的組合物，可以使用上述粘合劑組合物(但是，是不含導電粒子的粘合劑組合物)作為樹脂組合物21。
作為構成電路基板的材料，可以單獨使用或者組合使用半導體、玻璃、陶瓷等無機材料，聚醯亞胺、聚碳酸酯等有機材料，或由玻璃纖維/環氧樹脂構成的複合材料等。
作為具有電路電極的電路構件的具體例子，可舉出液晶顯示元件、卷帶式封裝(TCP)、2層結構軟性印製電路板(FPC)等，將這些進行組合，可以作為電路電極相互間形成了電連接的連接體。
圖5是有關實施方式的半導體裝置的斜視圖。該半導體裝置是，在半導體元件的電極和與其對置的搭載用基板(電路構件)的電極之間，將電路連接用粘合劑組合物介入，並對半導體元件的電極和與其對置的搭載用基板(電路構件)的電極加壓，使加壓方向的電極間形成電連接的電路連接方法中，作為電路連接用粘合劑組合物，使用上述粘合劑組合物作為電路連接用粘合劑組合物從而形成了連接的半導體裝置的一例。
圖5所示的半導體裝置300具備半導體元件50、在電路基板61的主面61a上具有電路電極62的電路構件60、和在半導體元件50的連接電極和電路電極62對置的狀態下設置在半導體元件50和電路構件60之間的電路連接構件20C。此時，電路電極62和半導體元件50的連接電極(在圖6中作為連接電極52表示)形成了電連接。
圖6是沿圖5的VI-VI線的剖面圖。
圖6所示的半導體裝置具備在半導體元件本體51的主面51a上具有連接電極52的半導體元件50，在電路基板61的主面61a上具有電路電極62的電路構件60，以及在連接電極52和電路電極62對置的狀態下設置在半導體元件50和電路構件60之間的、使連接電極52和電路電極62形成電連接的電路連接構件20C。在此，電路連接構件20C是在樹脂組合物21中分散了導電粒子22的電路連接用粘合劑組合物20的固化物(即，在樹脂組合物的固化物21C中分散了導電粒子22的固化物)，在對置的連接電極52和電路電極62之間，由於導電粒子22與兩電極接觸，藉助導電粒子而在兩電極相互間形成電連接。
通過準備半導體元件50、電路構件60和電路連接用粘合劑組合物20，採用和得到上述圖1的連接體100相同的方法，可以製造半導體裝置300。
作為半導體裝置的具體例子，可舉出連接了作為半導體元件的IC(集成電路)晶片和晶片連接基板的裝置等。
以下，根據實施例具體地說明本發明，但本發明不受這些實施例的限制。
實施例1、2、對比例1作為(a)熱塑性樹脂，在60g甲基乙基酮中溶解40g苯氧基樹脂(PKHC，聯合ユニオンカ-バイト公司制商品名，平均分子量45000)，形成固形分為40重量％的溶液。作為(b)自由基聚合性化合物，使用異氰脲酸EO改性二丙烯酸酯(M-215，東亞合成株式會社制商品名)和2-(甲基)丙烯醯氧基乙基磷酸酯(ライトエステルP-2M，共榮社株式會社制商品)；作為(c)固化劑，使用1，1-雙(叔己基過氧)-3，3，5-三甲基環己烷(パ-ヘキサTMH，日本油脂株式會社制商品名)；作為液狀橡膠，使用液狀丁腈橡膠(Nipol 1312或者NipolDN601，日本ゼオン株式會社制商品名)。使用東京計器制E型粘度計EHD2557，以轉子轉數1r/min測定這些液狀橡膠單獨時在25℃的粘度時，Nipol 1312是183Pa·s，Nipol DN601是225Pa·s。另外，在以聚苯乙烯為核的粒子的表面設置厚0.2μm的鎳層，在該鎳層的外側設置厚0.02μm的金層，製成平均粒徑5μm、比重2.5的導電粒子。
按固形重量比如表1所示進行配合，再配合分散1.5體積％導電粒子，然後使用塗裝裝置將其塗布在厚80μm的氟樹脂薄膜上，然後在70℃熱風乾燥10分鐘，得到粘合劑層的厚度是15μm的薄膜狀粘合劑。
表1
粘合強度、連接電阻的測定
使用由上述製法得到的薄膜狀粘合劑，用熱壓接裝置(加熱方式恆定加熱型，東讕紀霓林格(東レエンジニアリング)株式會社制)，在160℃、以3MPa對在38μm厚的聚醯亞胺薄膜上具有500條線寬50μm、間距100μm、厚8μm的銅電路的2層結構柔性電路板(FPC)和形成有0.2μm的ITO薄層的玻璃(厚1.1mm、表面電阻20Ω/□)進行10秒的加熱加壓，覆蓋寬度2mm進行連接，製成連接體。在剛粘合之後和在85℃、相對溼度85％的高溫高溼槽中保持120小時後，用伏-歐-毫安表測定該連接體的鄰接電路間的電阻值。電阻值以鄰接電路間的150個點的電阻的平均值(x+3σ；σ標準偏差)表示。
另外，按照JIS Z0237，使用90度剝離法測定該連接體的粘合強度，進行評價。在此，粘合強度的測定裝置使用東洋博路宕(ボ-ルドウイン)株式會社制潭吸隆(テンシロン)UTM-4(剝離速度50mm/min，25℃)。如上進行的連接體的粘合強度、連接電阻的測定結果示於表2中。
對比例2除使用5重量份數的在25℃是固體的丁腈橡膠(Nipol HF01，日本哉歐恩(ゼオン)株式會社制商品名)代替實施例1的液狀橡膠以外，其餘和實施例1相同地製成薄膜狀粘合劑，進行評價。此外，Nipol HF01在25℃是固體，因此僅為橡膠時的粘度測定是不可能的。
表2
實施例1、2得到的粘合劑組合物，在剛粘合後和在85℃、相對溼度85％的高溫高溼槽中保持120小時後，都顯示良好的連接電阻和粘合強度，同時保持高耐蝕性。與此相反，在不使用本發明中的液狀橡膠的情況下(對比例1)，在剛粘合後顯示了良好的值，但在85℃、相對溼度85％的高溫高溼槽中保持120小時後，連接電阻上升，而且粘合強度在剛粘合後和在85℃、相對溼度85％的高溫高溼槽中保持120小時後，都顯示低值。另外，添加了25℃時固體狀的橡膠的對比例2中，不僅連接電阻高，而且是低粘合強度，得不到滿意的連接體。
實施例3將實施例1得到的薄膜狀粘合劑進行真空包裝，在40℃放置5天後，同樣地進行了FPC和ITO的加熱壓接時，發現剛粘合後的連接電阻是2.1Ω，粘合強度是760N/m，在85℃、相對溼度85％的高溫高溼槽中保持120小時後的連接電阻是2.9Ω，粘合強度是700N/m，剛粘合後和可靠性試驗後都顯示和放置前一樣的良好值，保存穩定性優良。
實施例4除作為(c)固化劑使用3重量份數1，1，3，3-四甲丁基過氧-2-乙基己酸酯(パ一オクタO，日本油脂株式會社制商品名)以外，採用和實施例1相同的方法製作薄膜狀粘合劑，進行評價。其結果是，粘合強度在剛粘合後是900N/m，在85℃、相對溼度85％的高溫高溼槽中保持120℃後是750N/m，連接電阻在剛粘合後顯示2.3Ω，剛粘合後和可靠性試驗後都顯示良好的粘合強度和連接電阻。
產業上的應用可能性按照本發明，能夠提供以低溫短時間的固化顯示高粘合力、而且保存穩定性好的粘合劑組合物、電路連接用粘合劑組合物、連接體和半導體裝置。
權利要求
1.電路連接用粘合劑組合物，使電路基板的主面上具有電路電極的、對置的電路構件相互間粘合，目的在於使一方的電路構件的電路電極和另一方的電路構件的電路電極形成電連接，該電路連接用粘合劑組合物含有由熱塑性樹脂、熱固性成分、平均粒徑1～18μm的導電粒子、含有丙烯腈的共聚物構成的橡膠，其中，相對於電路連接用粘合劑組合物總體積，含有所述導電粒子0.1～30體積％。
2.根據權利要求1所述的電路連接用粘合劑組合物，其中，所述橡膠的丙烯腈含量是10～60％。
3.根據權利要求1所述的電路連接用粘合劑組合物，其中，所述橡膠是液狀橡膠。
4.根據權利要求1～3中的任一項所述的電路連接用粘合劑組合物，其中，所述熱固性成分含有具有2個或2個以上(甲基)丙烯醯基的自由基聚合性化合物、產生自由基的固化劑。
全文摘要
本發明提供的電路連接用粘合劑組合物，是使電路基板的主面上具有電路電極的、對置的電路構件相互間粘合，目的在於使一方的電路構件的電路電極和另一方的電路構件的電路電極形成電連接，該電路連接用粘合劑組合物含有由熱塑性樹脂、熱固性成分、平均粒徑1～18μm的導電粒子、含有丙烯腈的共聚物構成的橡膠，其中，相對於電路連接用粘合劑組合物總體積，含有所述導電粒子0.1～30體積％。
文檔編號H01R11/01GK1931947SQ20061013714
公開日2007年3月21日 申請日期2003年12月1日 優先權日2002年11月29日
發明者加藤木茂樹, 須藤朋子, 湯佐正己 申請人:日立化成工業株式會社