TWI523042B - 導電連接用薄片及使用該薄片之端子間連接方法以及連接端子之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關一種導電連接材料,其係由含有樹脂成分及具有助熔劑(flux)機能之化合物的樹脂組成物、與從焊料箔或錫箔中選出的金屬箔所構成者;及使用該材料將電子構件之相對向之端子間予以電性連接之方法;以及使用該連接方法製造連接端子之方法。
近年來,隨著要求使電子機器高機能化及小型化,也越來越朝向使電子材料中之連接端子間達成窄間距化的方向進行,而也使細微的配線電路中之端子間連接達成高度化。端子間連接方法已知有例如:在將IC晶片與電路基板電性連接時,使用異向性導電接著劑或異向性導電薄膜將數個端子間一起連接之覆晶(flip chip)連接技術。如此之異向性導電接著劑或異向性導電薄膜係使導電性粒子分散於以熱硬化性樹脂做為主成分之接著劑中而成之薄膜或糊膏(paste),且經由將其配置於欲連接之電子構件之間並熱壓接,即可將相對向之數個端子間一起連接,另一方面,可藉由接著劑中之樹脂而確保鄰接之端子間之絕緣性。
然而,在異向性導電接著劑或異向性導電薄膜中,難以控制導電性粒子之凝聚,而有因導電性粒子與端子、或導電性粒子間未充分互相接觸以致於相對向之端子間之一部分未導通,或因在相對向之端子間(導通性區域)以外之樹脂(絕緣性區域)中殘留有導電性粒子以致於無法充分確保鄰接之端子間之絕緣性之問題。因此,目前處於難以使端子間更加窄間距化的狀況。
另一方面,當在電子構件中製造連接端子時,以往係在設置有金屬墊之基板上印刷焊料膏(solder paste),並使用回流焊接裝置等使焊料膏加熱熔融來進行。然而,在此方法中,當連接端子為窄間距時,印刷焊料膏時所使用之遮罩之成本會增加,且有時若連接端子小則無法印刷。此外,在將焊料球搭載於連接端子並使用回流焊接裝置等使焊料球加熱熔融來進行之方法中,若連接端子小,則焊料球之製作成本會增加,且有時在技術上難以製作直徑小的焊料球。
[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
在如上述之狀況中,正尋求提供一種導電連接材料,其可進行既確保端子間之導通並且亦使鄰接端子間之絕緣可靠性高的導電連接。此外,正期望開發可在電子構件之電極上以簡便的方法製造連接端子之導電連接材料。
本發明係有關下述所示之導電連接材料及端子間連接方法以及連接端子之製造方法等者。
[1]一種導電連接材料,其具有由含有樹脂成分及具有助熔劑機能之化合物的樹脂組成物、與從焊料箔或錫箔中選出的金屬箔所構成之積層構造。
[2]如[1]之導電連接材料,其中,在前述積層構造中,以俯視來看,金屬箔層係形成於樹脂組成物層之至少一部分。
[3]如[1]之導電連接材料,其中,在前述積層構造中,以俯視來看,金屬箔層係於樹脂組成物層之至少一部分形成為重複的圖案狀。
[4]如[2]或[3]之導電連接材料,其中,在前述積層構造中,以俯視來看,金屬箔層係於樹脂組成物層之至少一部分形成為去除虛線之花紋狀、條紋花紋狀、水珠花紋狀、矩形花紋狀、西洋棋盤格(checker)花紋狀、框(frame)狀或格子花紋狀。
[5]如[1]至[4]中任一項之導電連接材料,其包含由樹脂組成物層/金屬箔層/樹脂組成物層所構成之積層構造。
[6]如[1]至[4]中任一項之導電連接材料,其包含由樹脂組成物層/金屬箔層所構成之積層構造。
[7]如[1]至[5]中任一項之導電連接材料,其中,在前述積層構造中,相對於積層構造之厚度方向,金屬箔層係形成於接近中央。
[8]如[1]至[7]中任一項之導電連接材料,其中,前述樹脂組成物係在25℃為液狀。
[9]如[1]至[7]中任一項之導電連接材料,其中,前述樹脂組成物係在25℃為薄膜狀。
[10]如[1]至[9]中任一項之導電連接材料,其中,在前述金屬箔之融點下的前述樹脂組成物之熔融黏度係0.01至10Pa‧s。
[11]如[1]至[9]中任一項之導電連接材料,其中,在前述金屬箔之融點下的前述樹脂組成物之熔融黏度係10至100Pa‧s。
[12]如[1]至[11]中任一項之導電連接材料,其中,前述樹脂組成物係含有熱硬化性樹脂。
[13]如[12]之導電連接材料,其中,前述熱硬化性樹脂係包含從由環氧樹脂、(甲基)丙烯酸酯樹脂、苯氧樹脂、聚酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚矽氧(silicone)樹脂、馬來醯亞胺樹脂、雙馬來醯亞胺-三樹脂所成群組中選出之至少一種。
[14]如[13]之導電連接材料,其中,前述環氧樹脂係包含雙酚A型環氧樹脂或雙酚F型環氧樹脂。
[15]如[1]至[14]中任一項之導電連接材料,其中,前述樹脂組成物係含有硬化劑。
[16]如[1]至[15]中任一項之導電連接材料,其中,前述樹脂組成物係含有硬化促進劑。
[17]如[16]之導電連接材料,其中,前述硬化促進劑係咪唑化合物。
[18]如[1]至[17]中任一項之導電連接材料,其中,前述具有助熔劑機能之化合物係包含具有酚性羥基及/或羧基之化合物。
[19]如[1]至[18]中任一項之導電連接材料,其中,前述具有助熔劑機能之化合物係包含下述通式(1)所示之化合物:HOOC-(CH2)n-COOH……(1)(式(1)中,n為1至20之整數)。
[20]如[1]至[19]中任一項之導電連接材料,其中,前述具有助熔劑機能之化合物係包含下述通式(2)及/或(3)所示之化合物:
[式中,R1至R5分別獨立地為1價有機基,R1至R5之至少一者為羥基]
[式中,R6至R20分別獨立地為1價有機基,R6至R20之至少一者為羥基或羧基]。
[21]如[1]至[20]中任一項之導電連接材料,其中,前述金屬箔係藉由軋延(rolling)、蒸鍍或鍍覆所形成者。
[22]如[1]至[21]中任一項之導電連接材料,其中,前述金屬箔之融點係100℃至330℃。
[23]如[1]至[22]中任一項之導電連接材料,其中,前述金屬箔係包含從由Sn、Ag、Bi、In、Zn、Pb、Sb、Fe、Al、Ni、Au、Ge及Cu所成群組中選出之至少兩種金屬的合金。
[24]如[1]至[22]中任一項之導電連接材料,其中,前述金屬箔係由Sn所構成。
[25]一種端子間連接方法,係包括下述步驟:將[1]至[24]中任一項之導電連接材料配置於相對向之端子間之配置步驟;在前述金屬箔之融點以上且在前述樹脂組成物之硬化未結束之溫度下,將前述導電連接材料加熱之加熱步驟;以及使前述樹脂組成物硬化之硬化步驟。
[26]一種端子間連接方法,係包括下述步驟:將[1]至[24]中任一項之導電連接材料配置於相對向之端子間之配置步驟;在前述金屬箔之融點以上且在前述樹脂組成物軟化之溫度下,將前述導電連接材料加熱之加熱步驟;以及使前述樹脂組成物固化之固化步驟。
[27]如[25]或[26]之端子間連接方法,其中,前述加熱步驟中之樹脂組成物之熔融黏度係0.01至10Pa‧s。
[28]如[25]或[26]之端子間連接方法,其中,前述加熱步驟中之樹脂組成物之熔融黏度係10至100Pa‧s。
[29]一種連接端子之製造方法,係包括下述步驟:將[1]至[24]中任一項之導電連接材料配置於電子構件之電極上之配置步驟:及在前述金屬箔之融點以上且在前述樹脂組成物之硬化未結束之溫度下,將前述導電連接材料加熱之加熱步驟。
[30]一種連接端子之製造方法,係包括下述步驟:將[1]至[24]中任一項之導電連接材料配置於電子構件之電極上之配置步驟;在前述金屬箔之融點以上且在前述樹脂組成物軟化之溫度下,將前述導電連接材料加熱之加熱步驟;以及使前述樹脂組成物固化之固化步驟。
[31]如[29]或[30]之連接端子之製造方法,其中,前述加熱步驟中之樹脂組成物之熔融黏度係0.01至10Pa‧s。
[32]如[29]或[30]之連接端子之製造方法,其中,前述加熱步驟中之樹脂組成物之熔融黏度係10至100Pa‧s。
[33]一種附有導電連接材料之電子構件,係將[1]至[24]中任一項之導電連接材料接著於電子構件之電性連接面而成。
[34]一種電器/電子零件,係電子構件間使用[1]至[24]中任一項之導電連接材料予以電性連接而成者。
此外,本發明係有關下述所示之導電連接材料及端子間之連接材料等者。
[35]一種導電連接材料,其係將電子構件間之端子予以電性連接之導電連接材料,其具有由含有硬化性樹脂成分及助熔劑之硬化性樹脂組成物、與焊料箔所構成的積層體。
[36]如[35]之導電連接材料,其中,前述硬化性樹脂成分係包含雙酚A型環氧樹脂或雙酚F型環氧樹脂。
[37]如[35]或[36]之導電連接材料,其中,前述助熔劑係包含具有酚性羥基之化合物或具有羧基之化合物。
[38]如[35]至[36]中任一項之導電連接材料,其中,前述助熔劑係包含癸二酸或龍膽酸(gentisic acid)。
[39]如[35]至[38]中任一項之導電連接材料,其中,前述焊料箔係包含從由Sn、Ag、Bi、In、Zn及Cu所成群組中選出之至少兩種金屬的合金。
[40]如[35]至[39]中任一項之導電連接材料,其中,前述焊料箔之融點係100℃至250℃。
[41]如[35]至[40]中任一項之導電連接材料,其中,前述硬化性樹脂組成物係含有硬化促進劑。
[42]如[41]之導電連接材料,其中,前述硬化促進劑係咪唑化合物。
[43]一種端子間連接方法,係包括下述步驟:將[35]至[42]中任一項之導電連接材料配置於相對向之端子間之配置步驟;在前述焊料箔之融點以上且在前述硬化性樹脂組成物之硬化未結束之溫度下,將前述導電連接材料加熱之加熱步驟;以及使前述硬化性樹脂組成物硬化之硬化步驟。
[44]如[43]之端子間連接方法,其中,前述加熱步驟中之硬化性樹脂組成物之熔融黏度係0.01至10Pa‧s。
根據本發明之較佳的態樣,經由使用本發明之導電連接材料,即可使焊料或錫選擇性地凝聚在相對向之端子間,結果可進行導電性高且連接可靠性優良的端子間連接。此外,也可將半導體裝置等的細微的配線電路中之數個端子間一起連接。此外,由於經由使用本發明之導電連接材料,即可使焊料或錫選擇性地凝聚在電子構件之做為連接端子之部分,故可製造可靠性高的連接端子。並且,由於經由使用金屬箔做為導電材料,即可抑制導電性粒子在絕緣性區域之殘留,故可進行可靠性高的連接。
本發明之導電連接材料係由含有樹脂成分及具有助熔劑機能之化合物的樹脂組成物、與從焊料箔或錫箔中選出的金屬箔所構成。其形態係具有由樹脂組成物層與金屬箔層所構成之多層構造的積層體,樹脂組成物層及金屬箔層分別可為一層或複數層。導電連接材料之積層構造無特別限制,可為樹脂組成物層與金屬箔層之兩層構造(樹脂組成物層/金屬箔層),也可為包含複數層之樹脂組成物層或金屬箔層中之任一者或兩者之三層構造或其以上之多層構造。再者,當使用複數層之樹脂組成物層或金屬箔層時,各層之組成可相同也可不同。
在本發明之一實施形態中,從使用具有助熔劑機能之化合物將金屬箔之表面氧化膜予以還原之觀點來看,以金屬箔層之上下層為樹脂組成物層為佳。例如以三層構造(樹脂組成物層/金屬箔層/樹脂組成物層)為佳。此時,位於金屬箔層之兩側的樹脂組成物層之厚度可相同也可不同。樹脂組成物層之厚度只要依欲連接之端子之導體厚度等來適當調整即可。例如:當使用位於金屬箔層之兩側的樹脂組成物層之厚度不同之導電連接材料製造連接端子時,以將厚度較薄者配置於連接端子側為佳。藉由縮短金屬箔與連接端子間之距離,而容易控制焊料或錫成分凝聚在連接端子部分。
在本發明之其他實施形態中,當在例如半導體晶圓等之電子構件中製造連接端子時,若導電連接材料僅於金屬箔層之單側具有樹脂組成物層,則因可使金屬箔之一部分露出,而為佳。當使用兩層構造之導電連接材料將相對向之連接端子間互相連接時,可以使樹脂組成物層側與連接端子相接之方式配置,也可以使金屬箔層側與連接端子相接之方式配置。導電連接材料之配置方向只要依金屬箔之圖案形狀來適當選擇即可。再者,當使用兩層構造之導電連接材料將相對向之電子構件之連接端子間互相連接時,以於相對向之電子構件之兩者皆貼著該導電連接材料後,再將此附有導電連接材料之電子構件互相貼合為佳。
以下,更具體敘述構成本發明之導電連接材料的樹脂組成物層及金屬箔層。
在本發明中,樹脂組成物層係由含有樹脂成分及具有助熔劑機能之化合物的樹脂組成物所構成。樹脂組成物可使用在常溫為液狀、固狀中之任一形態者。在本發明中,所謂「在常溫為液狀」係意指在常溫(25℃)下不具有一定形態之狀態,其中也包含糊膏狀。
本發明中所使用之樹脂組成物,只要為含有樹脂成分及具有助熔劑機能之化合物者,則無特別限制,可使用硬化性樹脂組成物或熱塑性樹脂組成物。硬化性樹脂組成物可舉例如:經由加熱而硬化之硬化性樹脂組成物、經由照射光化射線(actinic ray)而硬化之硬化性樹脂組成物等。其中,在硬化後之線膨脹率或彈性率等機械特性優良之觀點上,以經由加熱而硬化之硬化性樹脂組成物為佳。
熱塑性樹脂組成物只要為經由加熱至預定溫度而具有可成形的程度之柔軟性者,則無特別限制。
本發明中較適用之硬化性樹脂組成物,只要為含有硬化性樹脂成分及具有助熔劑機能之化合物且經由加熱即熔融並硬化者,則無特別限制。該等之中尤以在加熱步驟中於加熱時具有預定之熔融黏度者特佳。例如:在金屬箔之融點下的硬化性樹脂組成物之熔融黏度係以100Pa‧s以下為佳、以50Pa‧s以下較佳、以10Pa‧s以下更佳。此外,以0.001Pa‧s以上為佳、以0.005Pa‧s以上較佳、以0.01Pa‧s以上更佳。此外,加熱步驟中之樹脂組成物之熔融黏度係以100Pa‧s以下為佳、以50Pa‧s以下較佳、以10Pa‧s以下更佳。此外,以0.001Pa‧s以上為佳、以0.005Pa‧s以上較佳、以0.01Pa‧s以上更佳。再者,在本說明書中提到「在金屬箔之融點下的硬化性樹脂組成物之熔融黏度」或「加熱步驟中之樹脂組成物之熔融黏度」時,係意指以實施例中所示之方法求出硬化發熱量與硬化反應率而測定之熔融黏度。
在本發明之一實施態樣中,經由在相對向之端子間配置本發明之導電連接材料並將該導電連接材料加熱,而以具有助熔劑機能之化合物之作用來去除金屬箔之表面氧化膜,並提高金屬之濕潤性。藉此,可使熔融之焊料或錫在硬化性樹脂成分中移動,並凝聚於相對向之端子間而形成導電性區域。另一方面,硬化性樹脂成分可包住導電性區域之周圍而形成絕緣性區域。透過焊料或錫將端子間予以電性連接後,經由依需要而使硬化性樹脂成分硬化,即可確保導通。此外,可確保鄰接之端子間之絕緣性,並同時提高相對向之端子間之機械接著強度。
當使用本發明之導電連接材料在電子構件之電極上製造連接端子時,經由在欲製造連接端子之部分配置本發明之導電連接材料並加熱,即可使焊料或錫凝聚在電極上而製造連接端子。當使用硬化性樹脂成分時,可在未硬化之狀態下進行與所期望之電子構件或基板之連接,然後再使硬化性樹脂成分硬化;也可藉由使樹脂組成物層薄化,而以樹脂組成物被覆所形成之連接端子之基部部分,並使硬化性樹脂成分硬化,而提高連接端子之機械強度。
當在電子構件之電極上製造連接端子時,硬化性樹脂成分可在形成連接端子時使其硬化,也可在將連接端子與其他電子構件之連接端子接合後使其硬化。
本發明中所使用之硬化性樹脂成分只要為通常可做為製造半導體裝置用之接著劑成分所使用者,則無特別限定。如此之硬化性樹脂成分雖無特別限制,但以在前述金屬箔之融點以上之溫度中硬化者為佳,可舉例如:環氧樹脂、苯氧樹脂、聚矽氧樹脂、氧雜環丁烷(oxetane)樹脂、酚樹脂、(甲基)丙烯酸酯樹脂、聚酯樹脂(不飽和聚酯樹脂)、酞酸二烯丙酯樹脂、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-三樹脂等。特別是以使用包含從由環氧樹脂、(甲基)丙烯酸酯樹脂、苯氧樹脂、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-三樹脂所成群組中選出之至少一種的熱硬化性樹脂為佳。從硬化性與保存性、硬化物之耐熱性、耐濕性、耐藥品性優良之觀點來看,其中尤以環氧樹脂為佳。此外,此等硬化性樹脂成分可單獨使用1種或併用2種以上。
在本發明中,硬化性樹脂成分之形態可依硬化性樹脂組成物之形態等來適當選擇。當使用液狀之硬化性樹脂組成物時,以使用液狀之硬化性樹脂成分為佳,也可依需要而併用後述之薄膜形成性樹脂成分。此外,當使用固狀之硬化性樹脂組成物時,可使用液狀及固狀中之任一者之硬化性樹脂成分,且以併用薄膜形成性樹脂成分為佳。
在本發明中,前述環氧樹脂可使用在室溫為液狀及在室溫為固狀之任一者之環氧樹脂。此外,也可併用在室溫為液狀之環氧樹脂及在室溫為固狀之環氧樹脂。當硬化性樹脂組成物為液狀時,以使用在室溫為液狀之環氧樹脂為佳,當硬化性樹脂組成物為固狀時,可使用液狀及固狀中之任一者之環氧樹脂,且以併用薄膜形成性樹脂成分為佳。
本發明中所使用之在室溫(25℃)為液狀之環氧樹脂係無特別限制,可舉例如:雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂等。此外,也可併用雙酚A型環氧樹脂與雙酚F型環氧樹脂。
在室溫為液狀之環氧樹脂之環氧當量係以150至300g/eq為佳、以160至250g/eq較佳、以170至220g/eq特佳。若前述環氧當量未達上述下限,則有硬化物之收縮率變大之傾向,而有時會發生翹曲。另一方面,若超過前述上限,則當併用薄膜形成性樹脂成分時,有與薄膜形成性樹脂成分(特別是聚醯亞胺樹脂)之反應性降低之傾向。
本發明中所使用之在室溫(25℃)為固狀之環氧樹脂係無特別限制,可舉例如:雙酚A型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、酚酚醛(phenol novolac)型環氧樹脂、甲酚酚醛(cresol novolac)型環氧樹脂、環氧丙基(glycidyl)胺型環氧樹脂、環氧丙酯型環氧樹脂、3官能環氧樹脂、4官能環氧樹脂等。其中尤以固形3官能環氧樹脂、甲酚酚醛型環氧樹脂等為佳。此外,此等環氧樹脂可單獨使用1種或併用2種以上。在室溫為固狀之環氧樹脂之軟化點係以40至120℃為佳、以50至110℃較佳、以60至100℃特佳。若前述軟化點在前述範圍內,則可抑制黏著性,而可容易處理。
在本發明中,可使用如此之硬化性樹脂成分之市售物,並且,在不損害本發明之效果之範圍內,也可使用調配有可塑劑、安定劑、無機填料、抗靜電劑或顏料等各種添加劑者。
在本發明中所使用之導電連接材料中,前述硬化性樹脂成分之調配量可依所使用之硬化性樹脂組成物之形態來適當設定。
例如:當為液狀之硬化性樹脂組成物時,相對於導電連接材料100重量份,硬化性樹脂成分之調配量以10重量份以上為佳、以15重量份以上較佳、以20重量份以上更佳、以25重量份以上再更佳、以30重量份以上尤佳、以35重量份以上特佳。此外,以100重量份以下為佳、以95重量份以下較佳、以90重量份以下更佳、以75重量份以下再更佳、以65重量份以下尤佳、以55重量份以下特佳。此外,相對於硬化性樹脂組成物之總重量,硬化性樹脂成分之調配量以10重量%以上為佳、以15重量%以上較佳、以20重量%以上更佳、以25重量%以上再更佳、以30重量%以上尤佳、以35重量%以上特佳。此外,以100重量%以下為佳、以95重量%以下較佳、以90重量%以下更佳、以75重量%以下再更佳、以65重量%以下尤佳、以55重量%以下特佳。
例如:當為固狀之硬化性樹脂組成物時,相對於導電連接材料100重量份,硬化性樹脂成分之調配量以5重量份以上為佳、以10重量份以上較佳、以15重量份以上更佳、以20重量份以上特佳。此外,以90重量份以下為佳、以85重量份以下較佳、以80重量份以下更佳、以75重量份以下再更佳、以65重量份以下尤佳、以55重量份以下特佳。此外,相對於硬化性樹脂組成物之總重量,硬化性樹脂成分之調配量以5重量%以上為佳、以10重量%以上較佳、以15重量%以上更佳、以20重量%以上特佳。此外,以90重量%以下為佳、以85重量%以下較佳、以80重量%以下更佳、以75重量%以下再更佳、以65重量%以下尤佳、以55重量%以下特佳。
若硬化性樹脂成分之調配量在前述範圍內,則可充分確保端子間之電性連接強度及機械接著強度。
在本發明中,當使用固狀之硬化性樹脂組成物時,以將前述硬化性樹脂成分與薄膜形成性樹脂成分併用為佳。如此之薄膜形成性樹脂成分只要為可溶於有機溶劑中且單獨具有製膜性者,則無特別限制。可使用熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂中之任一者,且也可併用此等。具體的薄膜形成性樹脂成分可舉例如:(甲基)丙烯酸系樹脂、苯氧樹脂、聚酯樹脂、聚胺酯(polyurethane)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、聚乙烯基縮丁醛(polyvinylbutyral)樹脂、聚乙烯基縮乙醛樹脂、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(nylon)等。其中尤以(甲基)丙烯酸系樹脂、苯氧樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂及聚醯亞胺樹脂為佳。此外,此等薄膜形成性樹脂成分可單獨使用1種或併用2種以上。
再者,在本發明中,所謂「(甲基)丙烯酸系樹脂」係意指(甲基)丙烯酸及其衍生物之聚合物、或(甲基)丙烯酸及其衍生物與其他單體之共聚物。在此,在記載為「(甲基)丙烯酸」等時係意指「丙烯酸或甲基丙烯酸」等。
前述(甲基)丙烯酸系樹脂可舉例如: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-丙烯酸乙酯-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、丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯-丙烯腈共聚物、丙烯酸乙酯-丙烯腈-N,N-二甲基丙烯醯胺共聚物等。其中,以丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯-丙烯腈共聚物、丙烯酸乙酯-丙烯腈-N,N-二甲基丙烯醯胺為佳。此外,此等(甲基)丙烯酸系樹脂可單獨使用1種或併用2種以上。
從可提高對被著物之密著性及與其他樹脂成分之相溶性之觀點來看,如此之(甲基)丙烯酸系樹脂中尤以使具有腈基、環氧基、羥基、羧基等官能基之單體進行共聚合而成之(甲基)丙烯酸系樹脂為佳。在如此之(甲基)丙烯酸系樹脂中,具有前述官能基之單體之調配量無特別限定,相對於在合成(甲基)丙烯酸系樹脂時之全部單體100mol%,以0.1至50mol%為佳、以0.5至45mol%較佳、以1至40mol%特佳。若具有前述官能基之單體之調配量未達前述下限值,則有密著性不會充分提高之傾向,另一方面,若超過前述上限,則有黏著力過強而作業性不會充分提高之傾向。
前述(甲基)丙烯酸系樹脂之重量平均分子量無特別限定,以10萬以上為佳、以15萬至100萬較佳、以25萬至90萬特佳。若前述重量平均分子量在前述範圍內,則可提高製膜性。
當本發明中使用苯氧樹脂做為薄膜形成性樹脂成分時,其數平均分子量以5000至15000為佳、以6000至14000較佳、以8000至12000特佳。經由使用如此之苯氧樹脂,即可抑制硬化前之導電連接材料之流動性。
前述苯氧樹脂之骨架雖可舉例如雙酚A型、雙酚F型、聯苯型等,但在本發明中不限定於此等。此外,飽和吸水率為1%以下之苯氧樹脂係由於在接著時或安裝焊料時之高溫下可抑制起泡或剝離等發生,故為佳。再者,飽和吸水率可藉由在將苯氧樹脂加工成25μm厚之薄膜後,在100℃環境中乾燥1小時(絕對乾燥狀態),並且將該薄膜放置於40℃、90%RH環境之恆溫恆濕槽中,以每隔24小時測定質量變化後,使用其質量變化到達飽和時之質量,並依據下述式而算出。
飽和吸水率(%)={(到達飽和時之質量)-(絕對乾燥時之質量)}/(絕對乾燥時之質量)×100
本發明中所使用之聚醯亞胺樹脂只要為在重複單元中具有醯亞胺鍵之樹脂,則無特別限定,可舉例如:經由使二胺與酸二酐反應後將所得之聚醯胺酸加熱並進行脫水閉環而得者。
前述二胺可舉例如:3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯基、4,6-二甲基間苯二胺、2,5-二甲基對苯二胺等芳香族二胺;1,3-雙(3-胺基丙基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷等矽氧烷二胺。此等二胺可單獨使用1種或併用2種以上。
此外,前述酸二酐可舉例如:3,3’,4,4’-聯苯四甲酸、均苯四甲酸二酐、4,4’-氧基二酞酸二酐等。此等酸二酐可單獨使用1種或併用2種以上。
本發明中所使用之聚醯亞胺樹脂可為可溶於溶劑中者或不溶於溶劑中者,在當與其他成分混合時容易製成清漆(varnish)且處理性優良之觀點上,以可溶於溶劑中者為佳。特別是在可溶於各種有機溶劑之觀點上,以使用矽氧烷改質聚醯亞胺樹脂為佳。
本發明中所使用之聚醯胺樹脂無特別限制,可舉例如:6-耐綸、12-耐綸等將環狀脂肪族內醯胺進行開環聚合而成者;6,6-耐綸、4,6-耐綸、6,10-耐綸、6,12-耐綸等使脂肪族二胺與脂肪族二羧酸進行縮聚而成者;使芳香族二胺與脂肪族二羧酸進行縮聚而成者;使芳香族二胺與芳香族二羧酸進行縮聚而成者;使胺基酸進行縮聚而成者等。
本發明中所使用之聚醯胺樹脂之分子量無特別限制,例如:以5000至100000為佳、以8000至50000特佳。若分子量在上述範圍以下,則雖然成形性良好,但薄膜之機械強度弱,若在上述範圍以上,則黏度增加,因而阻礙焊料或錫之效用並造成導通不良。
本發明中所使用之聚醯胺樹脂可為可溶於溶劑中者或不溶於溶劑中者,在當與其他成分混合時容易製成清漆且處理性優良之觀點上,以可溶於溶劑中者為佳。
本發明中所使用之聚酯樹脂無特別限制,係指使用對酞酸等2元酸或具有酯形成能力之該等的衍生物做為酸成分,並使用碳數2至10之二醇、其他二元醇或具有酯形成能力之該等的衍生物等做為二醇成分而得的飽和聚酯樹脂。
前述聚酯樹脂可舉例如:聚對酞酸乙二酯(polyethylene terephthalate)樹脂、聚對酞酸丁二酯樹脂、聚對酞酸丙二酯、聚對酞酸己二酯樹脂等聚對酞酸烷二酯樹脂等。
前述聚酯樹脂可為依需要而與其他成分共聚合而成之聚酯樹脂。前述共聚合之成分無特別限制,可舉例如:習知之酸成分、醇成分、酚成分或具有酯形成能力之該等的衍生物、聚烷二醇成分等。
前述可共聚合的酸成分可舉例如:2元以上之碳數8至22之芳香族羧酸、2元以上之碳數4至12之脂肪族羧酸、以及2元以上之碳數8至15之脂環式羧酸、及具有酯形成能力之該等的衍生物。前述可共聚合的酸成分之具體例可舉例如:對酞酸、間酞酸、萘二甲酸、雙(對碳二苯基)甲烷蒽二甲酸、4-4’-二苯基甲酸、1,2-雙(苯氧基)乙烷-4,4’-二甲酸、5-磺基間酞酸鈉、己二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸、馬來酸、均苯三甲酸(trimesic acid)、偏苯三甲酸(trimellitic acid)、均苯四甲酸(pyromellitic acid)、1,3-環己烷二甲酸、1,4-環己烷二甲酸及具有酯形成能力之該等的衍生物。此等可單獨使用或併用2種以上。
前述可共聚合的醇及/或酚成分可舉例如:2元以上之碳數2至15之脂肪族醇、2元以上之碳數6至20之脂環式醇、碳數6至40之2元以上之芳香族醇、或酚及具有酯形成能力之該等的衍生物。前述可共聚合的醇及/或酚成分之具體例可舉例如:乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、癸二醇、新戊二醇、環己烷二甲醇、環己烷二醇、2,2’-雙(4-羥基苯基)丙烷、2,2’-雙(4-羥基環己基)丙烷、氫醌、甘油、季戊四醇等化合物、及具有酯形成能力之該等的衍生物、ε-己內酯等環狀酯。
前述可共聚合的聚烷二醇成分可舉例如:聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇及該等之無規或嵌段共聚物;雙酚化合物之烷二醇(聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇及該等之無規或嵌段共聚物等)加成物等改質聚氧基烷二醇等。
在本發明中,如此之薄膜形成性樹脂成分可使用市售物,並且,在不損害本發明之效果之範圍內,也可使用調配有可塑劑、安定劑、無機填料、抗靜電劑或顏料等各種添加劑者。
在本發明中所使用之導電連接材料中,前述薄膜形成性樹脂成分之調配量可依所使用之硬化性樹脂組成物之形態來適當設定。
例如:當為固狀之硬化性樹脂組成物時,相對於導電連接材料100重量份,薄膜形成性樹脂成分之調配量以1重量份以上為佳、以5重量份以上較佳、以10重量份以上特佳。此外,以70重量份以下為佳、以60重量份以下較佳、以50重量份以下特佳。此外,相對於硬化性樹脂組成物之總重量,薄膜形成性樹脂成分之調配量以1重量%以上為佳、以5重量%以上較佳、以10重量%以上特佳。此外,以70重量%以下為佳、以60重量%以下較佳、以50重量%以下特佳。若薄膜形成性樹脂成分之調配量在前述範圍內,則可抑制熔融前之硬化性樹脂組成物之流動性,而可容易處理導電連接材料。
本發明中所使用之具有助熔劑機能之化合物係具有將端子及金屬箔之表面氧化膜予以還原之作用者。如此之具有助熔劑機能之化合物係以具有酚性羥基及/或羧基之化合物為佳。具有酚性羥基之化合物可舉例如:酚(phenol)、鄰甲酚、2,6-二甲基酚(2,6-xylenol)、對甲酚、間甲酚、鄰乙基酚、2,4-二甲基酚、2,5-二甲基酚、間乙基酚、2,3-二甲基酚、均三甲基酚(mesitol)、3,5-二甲基酚、對三級丁基酚、兒茶酚、對三級戊基酚、間苯二酚、對辛基酚、對苯基酚、雙酚F、雙酚AF、聯酚(biphenol)、二烯丙基雙酚F、二烯丙基雙酚A、參酚(trisphenol)、肆酚等含有酚性羥基之單體;酚酚醛樹脂、鄰甲酚酚醛樹脂、雙酚F酚醛樹脂、雙酚A酚醛樹脂等含有酚性羥基之樹脂。
具有羧基之化合物可舉例如: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。前述脂肪族酸酐可舉例如:琥珀酸酐、聚己二酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐等。前述脂環式酸酐可舉例如:甲基四氫酞酸酐、甲基六氫酞酸酐、甲基降冰片烯二甲酸酐(methyl HIMIC anhydride)、六氫酞酸酐、四氫酞酸酐、三烷基四氫酞酸酐、甲基環己烯二甲酸酐等。前述芳香族酸酐可舉例如:酞酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮四甲酸酐、乙二醇雙(偏苯三甲酸酯)、甘油參(偏苯三甲酸酯)等。
前述脂肪族羧酸可舉例如:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、三甲基乙酸、己酸、辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、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、十二烷二酸、庚二酸等。其中尤以下述式(1)所示之脂肪族羧酸為佳,以己二酸、癸二酸、十二烷二酸較佳。
HOOC-(CH2)n-COOH (1)
(式(1)中,n為1至20之整數)。
芳香族羧酸之構造無特別限制,以下述式(2)或(3)所示之化合物為佳:
[式中,R1至R5分別獨立地為1價有機基,R1至R5之至少一者為羥基]
[式中,R6至R20分別獨立地為1價有機基,R6至R20之至少一者為羥基或羧基]。
前述芳香族羧酸可舉例如:苯甲酸、酞酸、間酞酸、對酞酸、1,2,3-苯三甲酸(hemimellitic acid)、偏苯三甲酸、均苯三甲酸、1,2,3,4-苯四甲酸(mellophanic acid)、1,2,3,5-苯四甲酸(prehnitic acid)、均苯四甲酸、蜜石酸(mellitic acid)、甲基苯甲酸、二甲基苯甲酸(xylic acid)、2,3-二甲基苯甲酸(hemellitic acid)、3,5-二甲基苯甲酸(mesitylenic acid)、2,3,4-三甲苯甲酸(prehnitylic acid)、甲基苯甲酸(toluic acid)、桂皮酸、水楊酸、2,3-二羥基苯甲酸、2,4-二羥基苯甲酸、龍膽酸(亦即2,5-二羥基苯甲酸)、2,6-二羥基苯甲酸、3,5-二羥基苯甲酸、沒食子酸(亦即3,4,5-三羥基苯甲酸);4-二羥基-2-萘甲酸、3,5-二羥基-2-萘甲酸、3,5-2-二羥基-2-萘甲酸等萘甲酸衍生物;酸式酚酞(phenolphthalin);雙酚酸(diphenolic acid)等。
在如此之具有助熔劑機能之化合物中,尤以發揮做為硬化性樹脂成分之硬化劑之作用的化合物,亦即在可將金屬箔與端子予以電性連接之程度內顯示將金屬箔及端子之表面氧化膜還原之作用且具有可與硬化性樹脂成分反應的官能基之化合物為較佳。前述官能基可依硬化性樹脂成分之種類來適當選擇,例如:當硬化性樹脂成分為環氧樹脂時,可舉例如:羧基、羥基、胺基等可與環氧基反應的官能基。如此之具有助熔劑機能之化合物,係在導電連接材料熔融時將金屬箔及端子之表面氧化膜予以還原,而提高此等表面之濕潤性並容易形成導電性區域,而可將端子間予以電性連接或製造連接端子。此外,在完成端子間之電性連接後,此化合物係發揮做為硬化劑之作用,加成於硬化性樹脂成分中而提高樹脂之彈性率或Tg。因此,若將如此之具有助熔劑機能之化合物做為助熔劑使用,則無須洗淨助熔劑,且可抑制因助熔劑殘留所造成之離子遷移(ion migration)之產生。
具有如此之作用之具有助熔劑機能之化合物可舉例如:具有至少一個羧基之化合物。例如:當硬化性樹脂成分為環氧樹脂時,可舉例如:脂肪族二羧酸及具有羧基與酚性羥基之化合物等。
前述脂肪族二羧酸無特別限制,可舉例如:於脂肪族烴基上鍵結有2個羧基之化合物。前述脂肪族烴基可為飽和或不飽和之非環式,也可為飽和或不飽和之環式。此外,當脂肪族烴基為非環式時,可為直鏈狀或分支狀。
如此之脂肪族二羧酸可舉例如:在前述式(1)中n為1至20之整數之化合物。若前述式(1)中之n在前述範圍內,則助熔劑活性、接著時之釋氣(out gas)、以及導電連接材料硬化後之彈性率及玻璃轉移溫度之平衡良好。特別是從可抑制導電連接材料硬化後之彈性率增加、且提高與被接著物之接著性之觀點來看,n以3以上為佳,從抑制彈性率降低、且更加提高連接可靠性之觀點來看,n以10以下為佳。
前述式(1)所示之脂肪族二羧酸可舉例如: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。其中尤以己二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二酸為佳,以癸二酸特佳。
具有羧基與酚性羥基之化合物可舉例如:水楊酸、2,3-二羥基苯甲酸、2,4-二羥基苯甲酸、龍膽酸(2,5-二羥基苯甲酸)、2,6-二羥基苯甲酸、3,4-二羥基苯甲酸、沒食子酸(3,4,5-三羥基苯甲酸)等苯甲酸衍生物;1,4-二羥基-2-萘甲酸、3,5-二羥基-2-萘甲酸等萘甲酸衍生物;酸式酚酞;雙酚酸等。其中尤以酸式酚酞、龍膽酸、2,4-二羥基苯甲酸、2,6-二羥基苯甲酸為佳,以酸式酚酞、龍膽酸特佳。
在本發明中,具有助熔劑機能之化合物可單獨使用1種或併用2種以上。此外,由於任一化合物皆容易吸濕而成為產生空隙(void)之原因,故在本發明中,以在使用前預先乾燥為佳。
在本發明中所使用之導電連接材料中,前述具有助熔劑機能之化合物之調配量可依所使用之樹脂組成物之形態來適當設定。
例如:當為液狀之樹脂組成物時,相對於導電連接材料100重量份,具有助熔劑機能之化合物之調配量以1重量份以上為佳、以2重量份以上較佳、以3重量份以上特佳。此外,以40重量份以下為佳、以30重量份以下較佳、以25重量份以下特佳。此外,相對於硬化性樹脂組成物之總重量,具有助熔劑機能之化合物之調配量以1重量%以上為佳、以2重量%以上較佳、以3重量%以上特佳。此外,以40重量%以下為佳、以30重量%以下較佳、以25重量%以下特佳。
當為固狀之樹脂組成物時,相對於導電連接材料100重量份,具有助熔劑機能之化合物之調配量以0.5重量份以上為佳、以1重量份以上較佳、以2重量份以上特佳。此外,以40重量份以下為佳、以30重量份以下較佳、以25重量份以下特佳。此外,相對於硬化性樹脂組成物之總重量,具有助熔劑機能之化合物之調配量以0.5重量%以上為佳、以1重量%以上較佳、以2重量%以上特佳。此外,以40重量%以下為佳、以30重量%以下較佳、以25重量%以下特佳。
若具有助熔劑機能之化合物之調配量在前述範圍內,則可在可將金屬箔與端子電性接合之程度內去除,且當樹脂組成物為硬化性樹脂時,硬化時可有效率地加成於樹脂而提高樹脂之彈性率或Tg。此外,可抑制因未反應之具有助熔劑機能之化合物所造成之離子遷移發生。
本發明中所使用之硬化性樹脂組成物係以含有硬化促進劑者為佳。經由添加硬化促進劑,即可容易得到具有前述熔融黏度與前述絕緣電阻值之硬化性樹脂組成物。
如此之硬化促進劑可舉例如:咪唑、2-甲基咪唑、2-十一烷基(undecyl)咪唑、2-十七烷基(heptadecyl)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-苯甲基-2-苯基咪唑、1-苯甲基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、偏苯三甲酸1-氰乙基-2-十一烷基咪唑鎓鹽、偏苯三甲酸1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓鹽、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基(1’)]-乙基-s-三、2,4-二胺基-6-[2’-十一烷基咪唑基(1’)]-乙基-s-三、2,4-二胺基-6-[2’-乙基-4-甲基咪唑基(1’)]-乙基-s-三、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基(1’)]-乙基-s-三之異氰脲酸加成物、2-苯基咪唑之異氰脲酸加成物、2-甲基咪唑之異氰脲酸加成物、2-苯基-4,5-二羥基二甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑等咪唑化合物。
從在硬化性樹脂組成物硬化結束前使焊料或錫可移動至端子之表面、且可良好地將端子間予以連接、並且可製造連接端子之觀點來看,此等之中尤以融點為150℃以上之咪唑化合物為佳。如此之融點為150℃以上之咪唑化合物可舉例如:2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基(1’)]-乙基-s-三、2,4-二胺基-6-[2’-十一烷基咪唑基(1’)]-乙基-s-三、2,4-二胺基-6-[2’-乙基-4-甲基咪唑基(1’)]-乙基-s-三、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基(1’)]-乙基-s-三之異氰脲酸加成物、2-苯基咪唑之異氰脲酸加成物、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。此外,在本發明中,如此之硬化促進劑可單獨使用1種或併用2種以上。
在本發明之導電連接材料中,前述硬化促進劑之調配量可依所使用之硬化促進劑之種類來適當設定。
例如:當使用咪唑化合物時,相對於導電連接材料100重量份,咪唑化合物之調配量以0.001重量份以上為佳、以0.003重量份以上較佳、以0.005重量份以上特佳。此外,以1.0重量份以下為佳、以0.7重量份以下較佳、以0.5重量份以下特佳。此外,相對於硬化性樹脂組成物之總重量,咪唑化合物之調配量以0.001重量%以上為佳、以0.003重量%以上較佳、以0.005重量%以上特佳。此外,以1.0重量%以下為佳、以0.7重量%以下較佳、以0.5重量%以下特佳。若咪唑化合物之調配量未達前述下限,則做為硬化促進劑之作用不會充分發揮,而有無法將硬化性樹脂組成物充分硬化之傾向。另一方面,若咪唑化合物之調配量超過前述上限,則在硬化性樹脂組成物硬化結束前焊料或錫不會充分移動至端子之表面,而有在絕緣性區域殘留有焊料或錫以致於無法充分確保絕緣性之傾向。此外,有導電連接材料之保存性降低之傾向。
在本發明中所使用之硬化性樹脂組成物中,可復含有硬化劑(發揮做為助熔劑之作用者除外)、矽烷耦合劑。在前述硬化性樹脂組成物中,為了提高各成分之相溶性、安定性、作業性等各種特性,可適當調配各種添加劑。
具有助熔劑機能之化合物以外的硬化劑可舉例如:酚類、胺類、硫醇(thiol)類等。如此之硬化劑可依硬化性樹脂成分之種類來適當選擇。例如:當使用環氧樹脂做為硬化性樹脂成分時,在可得到與環氧樹脂之良好的反應性、硬化時之低尺寸變化及硬化後之適當的物性(例如耐熱性、耐濕性等)之觀點上,以使用酚類做為硬化劑為佳,在硬化性樹脂成分硬化後之物性優良之觀點上,以2官能以上之酚類較佳。此外,如此之硬化劑可單獨使用1種,也可併用2種以上。
如此之酚類可舉例如:雙酚A、四甲基雙酚A、二烯丙基雙酚A、聯酚、雙酚F、二烯丙基雙酚F、參酚、肆酚、酚酚醛樹脂、甲酚酚醛樹脂等。在熔融黏度、與環氧樹脂之反應性良好、硬化後之物性優良之觀點上,其中尤以酚酚醛樹脂、甲酚酚醛樹脂為佳。
在本發明之導電連接材料中,前述硬化劑之調配量可依所使用之硬化性樹脂成分和硬化劑之種類來適當選擇,以及當具有助熔劑機能之化合物具有發揮做為硬化劑之機能的官能基時,可依該官能基之種類和使用量來適當選擇。
例如:當使用酚酚醛樹脂時,相對於導電連接材料100重量份,其調配量以1重量份以上為佳、以3重量份以上較佳、以5重量份以上特佳,此外,以50重量份以下為佳、以40重量份以下較佳、以30重量份以下特佳。此外,相對於硬化性樹脂組成物之總重量,酚酚醛樹脂之調配量以1重量%以上為佳、以3重量%以上較佳、以5重量%以上特佳,此外,以50重量%以下為佳、以40重量%以下較佳、以30重量%以下特佳。若酚酚醛樹脂之調配量未達前述下限,則有硬化性樹脂成分不會充分硬化之傾向,另一方面,若超過前述上限,則未反應之酚酚醛樹脂會殘留,而有容易發生離子遷移之傾向。
此外,當使用環氧樹脂做為硬化性樹脂成分時,酚酚醛樹脂之調配量可依相對於環氧樹脂之當量比而規定。例如:相對於環氧樹脂之酚酚醛樹脂之當量比以0.5至1.2為佳、以0.6至1.1較佳、以0.7至0.98特佳。若前述當量比未達前述下限,則有環氧樹脂硬化後之耐熱性、耐濕性容易降低之傾向,另一方面,若超過前述上限,則未反應之酚酚醛樹脂會殘留,而有容易發生離子遷移之傾向。
前述矽烷耦合劑可舉例如:環氧基矽烷耦合劑、含有芳香族之胺基矽烷耦合劑等。經由添加如此之矽烷耦合劑,即可提高接合構件與導電連接材料之密著性。此外,如此之矽烷耦合劑可單獨使用1種,也可併用2種以上。
在本發明之導電連接材料中,前述矽烷耦合劑之調配量可依接合構件和硬化性樹脂成分等之種類來適當選擇,例如:相對於硬化性樹脂組成物100重量份,以0.01重量份以上為佳、以0.05重量份以上較佳、以0.1重量份以上特佳,此外,以2重量份以下為佳、以1.5重量份以下較佳、以1重量份以下特佳。亦即,相對於硬化性樹脂組成物之總重量,矽烷耦合劑之調配量以0.01重量%以上為佳、以0.05重量%以上較佳、以0.1重量%以上特佳,此外,以2重量%以下為佳、以1.5重量%以下較佳、以1重量%以下特佳。
在本發明中,前述硬化性樹脂組成物可經由將上述各成分混合、分散而調製。各成分之混合方法和分散方法無特別限制,可以習知之方法使其混合、分散。
此外,在本發明中,可將前述各成分在溶劑中或在無溶劑下混合而調製液狀之硬化性樹脂組成物。此時所使用之溶劑只要為對各成分呈現惰性者,則無特別限制,可舉例如: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)等酮類;苯、二甲苯、甲苯等芳香族烴類;甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇等醇類;甲基賽璐蘇(methyl cellosolve)、乙基賽璐蘇、丁基賽璐蘇、甲基賽璐蘇乙酸酯、乙基賽璐蘇乙酸酯等賽璐蘇類;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-乙氧基丙酸乙酯(EEP)、碳酸二甲酯(DMC)等。此外,溶劑之使用量以混合於溶劑中之成分之固形份濃度成為10至60重量%之量為佳。
在本發明中,也可使用熱塑性樹脂組成物做為樹脂組成物。
本發明中所使用之熱塑性樹脂組成物,只要為含有熱塑性樹脂成分及具有助熔劑機能之化合物且可藉由預定溫度而軟化者,則無特別限制。此外,以在加熱步驟中加熱時具有預定之熔融黏度者特佳。例如:在金屬箔之融點下的熱塑性樹脂組成物之熔融黏度以100Pa‧s以下為佳、以50Pa‧s以下較佳、以10Pa‧s以下更佳。此外,以0.001Pa‧s以上為佳、以0.005Pa‧s以上較佳、以0.01Pa‧s以上更佳。熱塑性樹脂組成物可舉例如:熱熔型接著劑、或反應型熱熔接著劑等。
前述熱塑性樹脂成分無特別限制,可舉例如:乙酸乙烯酯系、聚乙烯醇樹脂、聚乙烯基縮丁醛樹脂、氯乙烯樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂、苯氧樹脂、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、丙烯酸系樹脂、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、乙烯基醚樹脂、液晶聚合物樹脂、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)樹脂、聚苯醚樹脂、聚醚碸(polyether sulfone)樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚胺酯樹脂、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、聚乙烯基縮丁醛樹脂、聚乙烯基縮乙醛樹脂、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。該熱塑性樹脂成分可為單獨一種之聚合物,也可為上述熱塑性樹脂成分之至少兩種以上之共聚物。
前述熱塑性樹脂成分之軟化點無特別限制,以比構成導電連接材料之前述金屬箔之融點低10℃以上為佳,以低20℃以上特佳,並且以低30℃以上較佳。
此外,前述熱塑性樹脂成分之分解溫度無特別限制,以比構成導電連接材料之金屬箔之融點高10℃以上為佳,以高20℃以上特佳,並且以高30℃以上較佳。
在本發明中所使用之導電連接材料中,前述熱塑性樹脂成分之調配量可依所使用之熱塑性樹脂組成物之形態來適當設定。
例如:當為液狀之熱塑性樹脂組成物時,相對於導電連接材料100重量份,熱塑性樹脂成分之調配量以10重量份以上為佳、以15重量份以上較佳、以20重量份以上更佳、以25重量份以上再更佳、以30重量份以上尤佳、以35重量份以上特佳。此外,以100重量份以下為佳、以95重量份以下較佳、以90重量份以下更佳、以75重量份以下再更佳、以65重量份以下尤佳、以55重量份以下特佳。此外,相對於熱塑性樹脂組成物之總重量,熱塑性樹脂成分之調配量以10重量%以上為佳、以15重量%以上較佳、以20重量%以上更佳、以25重量%以上再更佳、以30重量%以上尤佳、以35重量%以上特佳。此外,以100重量%以下為佳、以95重量%以下較佳、以90重量%以下更佳、以75重量%以下再更佳、以65重量%以下尤佳、以55重量%以下特佳。
例如:當為固狀之熱塑性樹脂組成物時,相對於導電連接材料100重量份,熱塑性樹脂成分之調配量以5重量份以上為佳、以10重量份以上較佳、以15重量份以上更佳、以20重量份以上特佳。此外,以90重量份以下為佳、以85重量份以下較佳、以80重量份以下更佳、以75重量份以下再更佳、以65重量份以下尤佳、以55重量份以下特佳。此外,相對於熱塑性樹脂組成物之總重量,熱塑性樹脂成分之調配量以5重量%以上為佳、以10重量%以上較佳、以15重量%以上更佳、以20重量%以上特佳。此外,以90重量%以下為佳、以85重量%以下較佳、以80重量%以下更佳、以75重量%以下再更佳、以65重量%以下尤佳、以55重量%以下特佳。
若熱塑性樹脂成分之調配量在前述範圍內,則可充分確保端子間之電性連接強度及機械接著強度。
具有助熔劑機能之化合物可使用與前述「(a)硬化性樹脂組成物」中所說明者相同的化合物。較佳的化合物及調配量也相同。
(iii)其他添加劑
此外,對於上述熱塑性樹脂成分,在不損害本發明之效果之範圍內,可調配矽烷耦合劑、可塑劑、安定劑、賦黏劑、潤滑劑、抗氧化劑、無機填料、填充材、抗靜電劑或顏料等。
在本發明中之導電連接材料中,前述硬化性樹脂組成物或熱塑性樹脂組成物之調配量可依所使用之樹脂組成物之形態來適當設定。
例如:當為液狀之樹脂組成物時,相對於導電連接材料100重量份,前述硬化性樹脂組成物或熱塑性樹脂組成物之調配量以10重量份以上為佳、以20重量份以上較佳、以25重量份以上特佳。此外,以95重量份以下為佳、以80重量份以下較佳、以75重量份以下特佳。亦即,相對於導電連接材料之總重量,前述硬化性樹脂組成物或熱塑性樹脂組成物之調配量以10重量%以上為佳、以20重量%以上較佳、以25重量%以上特佳。此外,以95重量%以下為佳、以80重量%以下較佳、以75重量%以下特佳。
例如:當為固狀之樹脂組成物時,相對於導電連接材料100重量份,前述硬化性樹脂組成物或熱塑性樹脂組成物之調配量以10重量份以上為佳、以15重量份以上較佳、以20重量份以上特佳。此外,以95重量份以下為佳、以80重量份以下較佳、以75重量份以下特佳。亦即,相對於導電連接材料之總重量,前述硬化性樹脂組成物或熱塑性樹脂組成物之調配量以10重量%以上為佳、以15重量%以上較佳、以20重量%以上特佳。此外,以95重量%以下為佳、以80重量%以下較佳、以75重量%以下特佳。
若樹脂組成物之調配量在前述範圍內,則可充分確保連接構件間之電性連接強度及機械接著強度。
在本發明之導電連接材料中,各樹脂組成物層之厚度無特別限制,以1μm以上為佳、以3μm以上較佳、以5μm以上特佳。此外,樹脂組成物層之厚度以200μm以下為佳、以150μm以下較佳、以100μm以下特佳。若樹脂組成物層之厚度在前述範圍內,則可在鄰接之端子間之間隙中充分填充樹脂組成物,並且在樹脂組成物硬化後,可充分確保固化後之機械接著強度及相對向之端子間之電性連接,且也可製造連接端子。
當本發明之導電連接材料含有複數層樹脂組成物層時,各樹脂組成物層之組成可相同,也可因所使用之樹脂成分之種類或配方處方之差異等而異。樹脂組成物層之熔融黏度或軟化溫度等物性可相同也可不同。例如:可將液狀之樹脂組成物層與固狀之樹脂組成物層組合使用。
在本發明中,金屬箔層係由從焊料箔或錫箔中選出之金屬箔所構成之層。以俯視來看,金屬箔層只要形成於樹脂組成物層之至少一部分即可,也可形成於樹脂組成物層之全面。
金屬箔層之形狀無特別限制,可形成為重複一定形狀的圖案狀,形狀也可為不規則。也可混合存在有規則的形狀與不規則的形狀。第7圖係表示金屬箔層之形狀之一例之平面示意圖。於樹脂組成物層120上形成具有各種形狀之金屬箔層110。金屬箔層之形狀可舉例如:如第7圖所示之經去除虛線而成之花紋狀(a)、條紋花紋狀(b)、水珠花紋狀(c)、矩形花紋狀(d)、西洋棋盤格花紋狀(e)、框狀(f)、格子花紋狀(g)或多重的框狀(h)等。此等形狀僅為一例,可依目的和用途將此等形狀組合或變形使用。
在本發明之一實施形態中,當所欲連接之端子間之各端子或用以製造連接端子之電極之直徑大於0.5mm,且該端子或該電極之間距未達1mm時,為了容易將端子間連接或製造連接端子,以於樹脂組成物層之全面形成薄片狀之金屬箔層為佳。
另一方面,當該端子或該電極之直徑小於1mm,且該端子或該電極之間距大於3mm時,從有效利用金屬箔之觀點、及從不使焊料或錫殘留在鄰接之端子間或連接端子間之觀點來看,以於樹脂組成物層之至少一部分形成重複的圖案狀之金屬箔層為佳。此時,金屬箔層之形狀可依該端子或該連接端子之間距或形態等來適當選擇。
本發明中所使用之金屬箔只要為具有可藉由具有助熔劑機能之化合物之還原作用而去除的表面氧化膜者,則無特別限制,以由從由錫(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)所成群組中選出之至少兩種以上之金屬之合金、或錫單體所構成為佳。
若考慮熔融溫度及機械物性,則如此之合金中尤以由Sn-Pb之合金;無鉛焊料之Sn-Bi之合金、Sn-Ag-Cu之合金、Sn-In之合金、Sn-Ag之合金等含有Sn之合金所構成較佳。當為Sn-Pb之合金時,錫之含有率以30重量%以上且未達100重量%為佳、以35重量%以上且未達100重量%較佳、以40重量%以上特佳。此外,以未達100重量%為佳。此外,當為無鉛焊料時,錫之含有率以15重量%以上且未達100重量%為佳、以20重量%以上且未達100重量%較佳、以25重量%以上且未達100重量%特佳。例如:Sn-Pb之合金可舉例如:Sn63-Pb(融點183℃),無鉛焊料可舉例如:Sn-3.0Ag-0.5Cu(融點217℃)、Sn-3.5Ag(融點221℃)、Sn-58Bi(融點139℃)、Sn-9.0Zn(融點199℃)、Sn-3.5Ag-0.5Bi-3.0In(融點193℃)、Au-20Sn(融點280℃)等。
在本發明中,可依所連接之電子構件和半導體裝置之耐熱性來適當使用具有所期望之融點及組成的金屬箔。例如:在將半導體裝置中之端子間予以連接時,為了防止半導體裝置之構件因熱歷程而受損,以使用融點為330℃以下(較佳為300℃以下、特佳為280℃以下、更佳為260℃以下)之金屬箔為佳。此外,為了確保將端子間連接後之半導體裝置之耐熱性,以使用融點為100℃以上(較佳為110℃以上、特佳為120℃以上)之金屬箔為佳。再者,金屬箔之融點可藉由差示掃瞄熱量計(DSC,differential scanning calorimeter)進行測定。
前述金屬箔之厚度可依相對向之端子間之間隙(gap)、鄰接之端子間之間隔距離等來適當選擇。例如:在將半導體裝置中之半導體晶片、基板、半導體晶圓等的各連接端子間予以連接時,金屬箔之厚度以0.5μm以上為佳、以3μm以上較佳、以5μm以上特佳,且以100μm以下為佳、以50μm以下較佳、以20μm以下特佳。若金屬箔之厚度未達前述下限,則有因焊料或錫不足而造成未連接之端子增加之傾向,另一方面,若超過前述上限,則有因焊料或錫剩餘而造成在鄰接端子間發生橋接(bridge)容易短路之傾向。
金屬箔之製作方法無特別限制,可舉例如:從鑄錠(ingot)等塊藉由軋延而製作之方法;經由對樹脂組成物層直接蒸鍍、濺鍍、鍍覆等而形成金屬箔層之方法等。此外,重複的圖案狀之金屬箔之製作方法無特別限制,可舉例如:將金屬箔沖壓成預定的圖案之方法、藉由蝕刻等而形成預定的圖案之方法、以及經由使用遮蔽板或遮罩等而以蒸鍍、濺鍍、鍍覆等形成之方法等。
在本發明中所使用之導電連接材料中,相對於導電連接材料100重量份,金屬箔之調配量以5重量份以上為佳、以20重量份以上較佳、以30重量份以上特佳。此外,以未達100重量份為佳、以80重量份以下較佳、以70重量份以下特佳。亦即,相對於導電連接材料之總重量,金屬箔之調配量以5重量%以上為佳、以20重量%以上較佳、以30重量%以上特佳。此外,以未達100重量%為佳、以80重量%以下較佳、以70重量%以下特佳。若金屬箔之厚度未達前述下限,則有因焊料或錫不足而造成未連接之端子增加之傾向,另一方面,若超過前述上限,則有因焊料或錫剩餘而造成在鄰接端子間發生橋接之傾向。
或者,也可依相對於導電連接材料之體積比例來定義金屬箔之調配量。例如:金屬箔之調配量以相對於導電連接材料為1體積%以上為佳、以5體積%以上較佳、以10體積%以上特佳。此外,以90體積%以下為佳、以80體積%以下較佳、以70體積%以下特佳。若金屬箔之調配量未達前述下限,則有因焊料或錫不足而造成未連接之端子增加之傾向,另一方面,若超過前述上限,則有因焊料或錫剩餘而造成在鄰接端子間發生橋接之傾向。
在本發明中,導電連接材料之形態可依樹脂組成物之形態等來適當選擇。例如:當樹脂組成物為液狀時,可將於金屬箔之兩面塗佈樹脂組成物而成者、於聚酯薄片等剝離基材上塗佈樹脂組成物並在預定溫度為了半硬化(B階段化)等目的進行乾燥而製膜後再貼合金屬箔而製成薄膜狀者等,提供做為導電連接材料。當樹脂組成物為固狀時,可將於聚酯薄片等剝離基材上塗佈溶解於有機溶劑之樹脂組成物之清漆並在預定溫度下乾燥後貼合金屬箔或使用蒸鍍等手法而形成薄膜狀者,提供做為導電連接材料。
此外,本發明之導電連接材料及其中所使用之金屬箔,也可使用為了提高與端子之接觸而經實施壓紋(embossing)加工者。
本發明之導電連接材料之厚度無特別限制,以1μm以上為佳、以3μm以上較佳、以5μm以上特佳,且以200μm以下為佳、以150μm以下較佳、以100μm以下特佳。若導電連接材料之厚度在前述範圍內,則可在鄰接之端子間之間隙中充分填充樹脂組成物。此外,可充分確保樹脂成分硬化後或固化後之機械接著強度及相對向之端子間之電性連接。此外,也可依目的或用途製造連接端子。
其次,說明導電連接材料之製造方法。
當本發明中所使用之樹脂組成物在25℃為液狀時,可經由例如使金屬箔浸漬於液狀之樹脂組成物中,使液狀之樹脂組成物附著於金屬箔之兩面,而製造本發明之導電連接材料。當必須控制樹脂組成物之厚度時,可藉由下述方法製作:使經浸漬於液狀之樹脂組成物中之金屬箔通過具有一定之間隙之棒塗佈器之方法、或將液狀之樹脂組成物藉由噴霧塗佈器等噴吹之方法。
此外,當樹脂組成物在25℃為薄膜狀時,例如可依下述進行操作而製造導電連接材料。首先,將溶於有機溶劑中之樹脂組成物之清漆塗佈於聚酯薄片等剝離基材上,並以預定之溫度進行乾燥而製膜,而製作薄膜狀之樹脂組成物。其次,準備2片經於剝離基材上製膜之樹脂組成物,並在夾住金屬箔後使用熱輥進行積層,而於金屬箔之上下配置樹脂組成物後,即可製作由樹脂組成物/金屬箔/樹脂組成物所構成之3層之導電連接材料。此外,藉由上述之積層方式,於金屬箔之單面配置樹脂組成物,即可製作由樹脂組成物/金屬箔所構成之2層之導電連接材料。
此外,當使用捲狀之金屬箔時,藉由以金屬箔做為基底基材,於金屬箔之上下或單側使用熱輥積層前述薄膜狀之樹脂組成物,也可得到捲狀之導電連接材料。並且,當使用捲狀之金屬箔時,經由於金屬箔之上下或單側直接塗佈清漆狀之樹脂組成物後使溶劑揮散,即可製作捲狀之導電連接材料。
當使用圖案狀之金屬箔製作導電連接材料時,例如:只要經由在剝離基材上配置金屬箔,並使用模具從金屬箔側將金屬箔對切(half cut)以去除多餘的金屬箔而製作圖案狀之金屬箔,然後再使用熱輥積層前述薄膜狀之樹脂組成物即可。當於圖案狀之金屬箔之兩面設置樹脂組成物時,只要將前述剝離基材剝下,再於與形成有樹脂組成物之面相反側的圖案狀之金屬箔之面上積層薄膜狀之樹脂組成物即可。
再者,導電連接材料之製造方法不限於上述方法。導電連接材料之製造方法可依目的或用途來適當選擇。
其次,說明本發明之端子間連接方法。本發明之連接方法係有關使用前述導電連接材料將端子間予以連接之方法者,包括下述步驟:將導電連接材料配置於相對向之端子間之配置步驟;將前述導電連接材料加熱之加熱步驟;以及使前述樹脂組成物硬化或固化之硬化/固化步驟。本發明之連接方法可使用於將形成於例如半導體晶圓、半導體晶片、剛性基板、可撓性基板、其他電零件/電子零件之端子間予以連接時等。
本發明之連接方法在前述導電連接材料之樹脂組成物為硬化性樹脂組成物時與其為熱塑性樹脂組成物時,連接方法之步驟有些許不同。以下,以前述導電連接材料之樹脂組成物為硬化性樹脂組成物時之情形做為第1實施態樣,以其為熱塑性樹脂組成物時之情形做為第2實施態樣,一一說明各個態樣。
本發明之第1實施態樣之端子間連接方法係包括下述步驟:將前述包含硬化性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料配置於相對向之端子間之配置步驟;在前述金屬箔之融點以上且在前述硬化性樹脂組成物之硬化未結束之溫度下,將前述導電連接材料加熱之加熱步驟;以及使前述硬化性樹脂組成物硬化之硬化步驟。
在此連接方法中,可使經加熱熔融之焊料或錫選擇性地在端子間凝聚而形成導電性區域,並於其周圍形成由硬化性樹脂組成物所構成之絕緣性區域。結果,由於可確保鄰接之端子間之絕緣性並防止漏電電流,故可提高端子間之連接之連接可靠性。此外,在細微的配線電路中也可將數個端子間之電性連接一起實施。更進一步,經由使硬化性樹脂組成物硬化,即可提高導電性區域或絕緣性區域之機械強度。
以下,一面參照圖式,一面詳細說明本發明之第1實施態樣之端子間連接方法之較佳的實施形態,但本發明之連接方法並不受此等圖式所限定。
首先,如第1圖所示,將設置有端子11之基板10與設置有端子21之基板20,以使端子11與端子21相對向之方式進行位置校準,並於此等端子間配置由金屬箔110與設置於金屬箔110之兩面之硬化性樹脂組成物120所構成之導電連接材料30。此時,可使用輥積層機或加壓機等裝置,如第3圖所示般將導電連接材料30預先熱壓接於基板10或基板20之單側、或於基板10及基板20之兩者。此外,為了良好地進行電性連接,前述端子11及21之表面也可依需要而實施洗淨、研磨、鍍覆及表面活性化等處理。
在加熱步驟中,係在金屬箔之融點以上且在前述硬化性樹脂組成物之硬化未結束之溫度下,將前述配置步驟中配置於端子間之導電連接材料加熱。在此,所謂「硬化性樹脂組成物之硬化未結束之溫度」係意指使硬化性樹脂組成物之熔融黏度成為較佳為100Pa‧s以下(更佳為50Pa‧s以下、特佳為10Pa‧s以下)之溫度。惟,在本發明之連接方法中,為了防止在加熱時導電連接材料從基板溢出,而在使硬化性樹脂組成物之熔融黏度成為較佳為0.001Pa‧s以上(更佳為0.005Pa‧s以上、特佳為0.01Pa‧s以上)之溫度下加熱。再者,加熱溫度只要為金屬箔之融點以上即可,例如只要在可經由縮短加熱時間等調整加熱時間而滿足上述熔融黏度之範圍內,其上限即無特別限制。
具體而言,加熱溫度可依所使用之金屬箔及硬化性樹脂組成物之組成等來適當選擇,以100℃以上為佳、以130℃以上較佳、以140℃以上特佳、以150℃以上最佳。為了防止所欲連接之基板等的熱劣化,加熱溫度以260℃以下為佳、以250℃以下較佳、以240℃以下特佳。
若在如此之溫度下將前述導電連接材料加熱,則金屬箔110會熔融,而熔融之焊料或錫會變成可在硬化性樹脂組成物120中移動。因為藉由硬化性樹脂組成物中所含之具有助熔劑機能之化合物之還原作用而去除焊料或錫之表面氧化膜,故焊料或錫係經提高濕潤性之狀態,且促進金屬結合而容易凝聚在相對向之端子間。另一方面,也因為藉由具有助熔劑機能之化合物之還原作用而去除端子11及端子21之表面氧化膜並提高濕潤性,故可與焊料或錫進行金屬結合。結果,如第2圖所示,於前述端子間形成導電性區域130,將端子11與端子21予以電性連接。另一方面,於導電性區域之周圍填充硬化性樹脂組成物而形成絕緣性區域140。結果,可確保鄰接之端子間之絕緣性,而防止鄰接之端子間之短路。
在本發明之連接方法中,可以使相對向之端子間之距離縮短之方式加壓並加熱。例如,可經由使用習知之熱壓接裝置等手段,朝第1圖中之基板10及20相對向之方向進行加熱及加壓,而將相對向之各端子間之距離控制在一定,並可提高相對向之端子間之電性連接可靠性。
並且,也可在加壓或加熱時施加超音波或電場等,或使用雷射或電磁感應等特殊加熱。
在本發明之連接方法中,在前述加熱步驟中形成導電性區域130與絕緣性區域140後,使硬化性樹脂組成物硬化而將絕緣性區域140固定。藉此,可充分確保前述端子間之電性可靠性及機械連接強度。特別是在本發明之連接方法中,由於在高熔融黏度時使用具有高絕緣電阻值之硬化性樹脂組成物,故可更充分確保絕緣性區域之絕緣性。
硬化性樹脂組成物之硬化可經由將導電連接材料加熱而實施。導電連接材料之硬化溫度可依硬化性樹脂組成物之組成來適當設定,以至少比前述加熱步驟中之加熱溫度低5℃之溫度為佳、以至少低10℃之溫度特佳。具體而言,以100℃以上為佳、以120℃以上較佳、以130℃以上特佳、以150℃以上最佳。此外,以300℃以下為佳、以260℃以下較佳、以250℃以下特佳、以240℃以下最佳。若硬化溫度在前述範圍內,則導電連接材料不會熱分解,而可使硬化性樹脂組成物充分硬化。
其次,說明本發明之第2實施態樣之端子間連接方法。本發明之第2實施態樣之端子間連接方法係包括下述步驟:將前述包含熱塑性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料配置於相對向之端子間之配置步驟;在前述金屬箔之融點以上且在前述熱塑性樹脂組成物軟化之溫度下,將前述導電連接材料加熱之加熱步驟;以及使前述熱塑性樹脂組成物固化之固化步驟。以下,說明各步驟。
當使用包含熱塑性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料時,也可與當使用前述包含硬化性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料時同樣地配置導電連接材料。
加熱步驟雖無特別限制,但係在金屬箔之融點以上且在前述熱塑性樹脂組成物軟化之溫度下將前述配置步驟中配置於端子間之導電連接材料加熱。在此,所謂「熱塑性樹脂組成物軟化之溫度」係意指使熱塑性樹脂組成物之熔融黏度成為較佳為100Pa‧s以下(更佳為50Pa‧s以下、特佳為10Pa‧s以下)之溫度。惟,在本發明之連接方法中,為了防止在加熱時導電連接材料從基板溢出,而在使熱塑性樹脂組成物之熔融黏度成為較佳為0.001Pa‧s以上(更佳為0.005Pa‧s以上、特佳為0.01Pa‧s以上)之溫度下加熱。再者,加熱溫度只要為金屬箔之融點以上即可,只要在經由例如縮短加熱時間等調整加熱時間即可滿足上述熔融黏度之範圍內,其上限無特別限制。
加熱溫度可依所使用之金屬箔及熱塑性樹脂組成物之組成等來適當選擇。例如:可在與包含硬化性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料同樣的加熱溫度下加熱。
若在上述之溫度將前述導電連接材料加熱,則金屬箔110會熔融,而熔融之焊料或錫會變成可在熱塑性樹脂組成物120中移動。因為藉由熱塑性樹脂組成物中所含之具有助熔劑機能之化合物之還原作用而去除焊料或錫之表面氧化膜,故焊料或錫係經提高濕潤性之狀態,且促進金屬結合而容易凝聚在相對向之端子間。另一方面,也因為藉由具有助熔劑機能之化合物之還原作用而去除端子11及端子21之表面氧化膜並提高濕潤性,故可與焊料或錫進行金屬結合。結果,如第2圖所示,於前述端子間形成導電性區域130,將端子11與端子21予以電性連接。另一方面,於導電性區域之周圍填充熱塑性樹脂組成物而形成絕緣性區域140。結果,可確保鄰接之端子間之絕緣性,而防止鄰接之端子間之短路。
在本發明之連接方法中,在前述加熱步驟中形成導電性區域130與絕緣性區域140後,使熱塑性樹脂組成物固化而將絕緣性區域140固定。藉此,可充分確保前述端子間之電性可靠性及機械連接強度。
熱塑性樹脂組成物之固化可經由將前述加熱步驟所加熱熔融之導電連接材料冷卻、固化而實施。導電連接材料之冷卻、固化可依熱塑性樹脂組成物之組成來適當設定,無特別限制,可為自然冷卻之方法、也可為噴吹冷空氣等方法。
熱塑性樹脂組成物之固化溫度無特別限制,以比金屬箔之融點低為佳。更具體而言,前述熱塑性樹脂組成物之固化溫度以比金屬箔之融點低10℃以上之溫度為佳、以低20℃以上之溫度特佳。此外,前述熱塑性樹脂組成物之固化溫度以50℃以上為佳、以60℃以上特佳、以100℃以上更佳。若前述熱塑性樹脂組成物之固化溫度在前述範圍內,則可確實地形成導電性區域130,且絕緣性區域140可具有所期望之耐熱性。因此,可確保鄰接之端子間之絕緣性,而更確實地防止鄰接之端子間之短路。
如此,經由使用由含有特定樹脂成分及具有助熔劑機能之化合物的樹脂組成物、與金屬箔所構成之導電連接材料,即可使焊料或錫選擇性地凝聚在相對向之端子間,而可將端子間予以電性連接,同時並確保鄰接之端子間之絕緣性。並且,可使數個端子間一起導通,且可實施可靠性優良的端子間連接。
其次,說明本發明之連接端子之製造方法。
本發明之連接端子之製造方法係有關使用前述導電連接材料在電子構件之電極上製造連接端子之方法者,包括下述步驟:將導電連接材料配置於電子構件之電極上之配置步驟;將前述導電連接材料加熱之加熱步驟;以及使前述樹脂組成物硬化或固化之硬化/固化步驟。本發明之連接端子之製造方法可使用於在例如半導體晶圓、半導體晶片、剛性基板、可撓性基板、其他電零件/電子零件之電極上製造連接端子時。
本發明之連接方法在前述導電連接材料之樹脂組成物為硬化性樹脂組成物時與其為熱塑性樹脂組成物時,連接端子之製造過程有些許不同。以下,以前述導電連接材料之樹脂組成物為硬化性樹脂組成物時之情形做為第1實施態樣,以其為熱塑性樹脂組成物時之情形做為第2實施態樣,一一說明各個態樣。
本發明之第1實施態樣之連接端子之製造方法係包括下述步驟:將前述包含硬化性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料配置於電子構件之電極上之配置步驟;在前述金屬箔之融點以上且在前述硬化性樹脂組成物之硬化未結束之溫度下,將前述導電連接材料加熱之加熱步驟;以及使前述硬化性樹脂組成物硬化之硬化步驟。
在此連接端子之製造方法中,可使加熱熔融之焊料或錫選擇性地凝聚在基板上之電極而形成連接端子,並於其周圍形成由硬化性樹脂組成物所構成之絕緣性區域。結果,由於可將連接端子之周圍以硬化性樹脂組成物被覆,故可固定導電性區域。此外,由於藉由絕緣性區域而確保鄰接之連接端子間之絕緣性,故可提高連接可靠性。根據此方法,即使在細微的配線電路中,也可一起製造數個連接端子。
以下,一面參照圖式,一面更詳細說明本發明之第1實施態樣之連接端子之製造方法。惟,本發明之連接方法並不受此等圖式所限定。
首先,如第4圖所示,將具有硬化性樹脂組成物120與金屬箔110之導電連接材料配置於設置有電極41之基板40上。此時,當使用圖案狀之金屬箔時,必須進行導電連接材料50與基板上之電極41之位置校準。再者,在第4圖中係使用將硬化性樹脂組成物120形成於金屬箔110之單面者,但硬化性樹脂組成物120也可形成於金屬箔110之兩面。此外,在第4圖中係以使硬化性樹脂組成物120與連接端子相對向之方式配置,但也可以使金屬箔110與連接端子相對向之方式配置。
如第5圖所示,可使用輥積層機、加壓機等裝置將導電連接材料50熱壓接在基板40上。再者,在第5圖中係以硬化性組成物120被覆電極41,熱硬化樹脂組成物120之厚度可較電極41之厚度更薄,也可較電極41之厚度更厚,可依目的及用途等來適當調整。此外,為了良好地進行電性連接、或者為了提高與金屬箔之接合性,前述電極41之表面也可依需要而實施洗淨、研磨、鍍覆及表面活性化等處理。
在加熱步驟中,係在金屬箔之融點以上且在前述硬化性樹脂組成物之硬化未結束之溫度下,將前述配置步驟中配置於基板40上之電極41上之導電連接材料50加熱。藉此,如第6圖所示,可於電極41上形成連接端子150。另一方面,於前述連接端子150之周圍填充硬化性樹脂組成物而形成絕緣性區域140。結果,可確保鄰接之連接端子150間之絕緣性,而防止鄰接之連接端子150間之短路。
硬化性樹脂組成物之熔融黏度、加熱溫度及加壓條件,可使用前述具有硬化性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料,並在與進行端子間連接時同樣的條件下進行。
在硬化步驟中,在前述加熱步驟中形成連接端子150與絕緣性區域140後,使硬化性樹脂組成物硬化而將絕緣性區域140固定。藉此,可強化基板上之電極41與連接端子150之接合。特別是在本發明之第1實施態樣中,由於在高熔融黏度時使用具有高絕緣電阻值之硬化性樹脂組成物,故可更充分確保絕緣性區域之絕緣性。雖無特別限制,但此硬化步驟係以在形成連接端子150後,將基板60搭載於其他電零件/電子零件或基板上並連接後進行為佳。
硬化步驟中之導電連接材料之加熱溫度可使用前述具有硬化性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料,並在與進行端子間連接時同樣的條件下進行。
其次,說明本發明之第2實施態樣之連接端子之製造方法。
本發明之第2實施態樣之連接端子之製造方法係包括下述步驟:將前述包含熱塑性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料配置於電子構件之電極上之配置步驟;在前述金屬箔之融點以上且在前述熱塑性樹脂組成物軟化之溫度下,將前述導電連接材料加熱之加熱步驟;以及依需要而使前述熱塑性樹脂組成物固化之固化步驟。
在第2實施態樣之製造方法中,可使加熱熔融之焊料或錫選擇性地凝聚在基板上之電極而形成連接端子,並於其周圍形成由熱塑性樹脂組成物所構成之絕緣性區域。結果,由於可將連接端子之周圍以熱塑性樹脂組成物被覆,故可固定導電性區域。此外,由於藉由絕緣性區域而確保鄰接之連接端子間之絕緣性,故可提高連接可靠性。根據此方法,即使在細微的配線電路中,也可一起製造數個連接端子。
以下,更詳細說明本發明之第2實施態樣之連接端子之製造方法。
當使用包含熱塑性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料時,也可與當使用前述第1實施態樣之包含熱硬化性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料時同樣地將導電連接材料配置於設置有電極之基板上。
在加熱步驟中,係在金屬箔之融點以上且在前述熱塑性樹脂組成物軟化之溫度下,將前述配置步驟中配置於設置在基板之電極上的導電連接材料50加熱。藉此,可與第1實施態樣同樣地在電極上製造連接端子。另一方面,於連接端子之周圍填充熱塑性樹脂組成物而形成絕緣性區域。結果,可確保鄰接之端子間之絕緣性,而防止鄰接之端子間之短路。
再者,熱塑性樹脂組成物之熔融黏度、加熱溫度及加壓條件,可使用前述具有熱塑性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料,並在與進行端子間連接時同樣的條件下進行。
在固化步驟中,經由在前述加熱步驟中形成連接端子與絕緣性區域後,使熱塑性樹脂組成物冷卻固化,將絕緣性區域固定,而可強化電極與連接端子之接合。
再者,熱塑性樹脂組成物之冷卻方法及較佳的固化溫度,係與使用前述具有熱塑性樹脂組成物與金屬箔之導電連接材料進行端子間連接時同樣。
如上所述,在本發明中,由於經由使用本發明之導電連接材料,即可使焊料或錫選擇性地凝聚在連接端子形成部位,故可以簡便的方法製造連接端子。根據本發明之連接端子之製造方法,由於不僅可一起製造複數個連接端子,也可於其周圍形成絕緣性區域,故可將連接端子固定並且確保鄰接之連接端子間之絕緣性。藉此,可製造可靠性優良的連接端子。
本發明也包含一種附有導電連接材料之電子構件,其係將本發明之導電連接材料接著於電子構件之電性連接面而成。在本發明之附有導電連接材料之電子構件中,導電連接材料之與電子構件之電性連接面的接著面係以樹脂組成物層為佳。該樹脂組成物層可直接接著於電子構件之電性連接面,也可隔著接著劑層而接著於電子構件之電性連接面。將本發明之附有導電連接材料之電子構件互相貼合、或將本發明之附有導電連接材料之電子構件與其他電子構件之電性連接面貼合並使其熱壓接,即可將電子構件間予以電性連接。
在本發明中,也包含一種半導體晶圓、半導體晶片、剛性基板、可撓性基板、其他電零件/電子零件,其係使用如上述所得之本發明之導電連接材料將電子構件間予以電性連接而成。
以下,依據實施例及比較例更具體說明本發明。
藉由下述方法測定或評估實施例及比較例中所使用之樹脂組成物之熔融黏度、所得之積層體之相對向之端子間之連接電阻、導通路形成性、及有無焊料粒子殘留在導通路以外之區域。
使用黏彈性測定裝置(Rheometric Scientific F. E.(股)製「ARES黏彈性測定系統」),在平行板為25mmψ、當樹脂組成物為液狀時間隙為0.5mm、當樹脂組成物為薄膜狀時間隙為0.05mm、頻率為10rad/s、當使用錫-鉍系做為焊料箔時升溫速度為10℃/分鐘、當使用除此以外之焊料箔時升溫速度為20℃/分鐘之條件下,測定所得之樹脂組成物之熔融黏度。在此,測定在各實施例及比較例之加熱步驟中所使用之加熱溫度之熔融黏度。
藉由四端子法(電阻計:岩崎通信機(股)製「Digital Multimeters VOA7510」、測定探針:日置電機(股)製「針型導線9771」)測定12個於所得之積層體中之相對向之端子間之電阻,其平均值未達30mΩ時判定為「A」,為30mΩ以上時判定為「B」。
對於所得之積層體中之相對向之端子10組,藉由掃描型電子顯微鏡(日本電子(股)製「JSM-7401F」)觀察其端子間之剖面,當10組中皆由焊料形成圓柱狀之導通路時判定為「A」,存在有任一組未形成導通路之端子時判定為「B」,與鄰接之端子呈短路接觸時判定為「C」。
藉由掃描型電子顯微鏡(日本電子(股)製「JSM-7401F」)觀察所得之積層體之剖面,所有的焊料皆有助於形成相對向之端子間之導通路時判定為「A」,無助於形成導通路而在相對向之端子間(導電性區域)以外之樹脂(絕緣性區域)中有焊料殘留時判定為「B」。
從所得之樹脂組成物中精秤約10mg,使用差示掃瞄熱量計(Seiko Instruments公司製),並以升溫速度5℃/分鐘、10℃/分鐘、及20℃/分鐘,算出硬化發熱量。
然後,使用Kamal equation模式(POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE,JANUARY,1973,Vol. 13,No. 1 Kinetics and Thermal Characterization of Thermoset Cure M. R. KAMAL and S. SOUROUR),算出在將樹脂組成物暴露於等溫時之時間t之硬化反應率α。
並且,使用所算出之硬化反應率α,使用Cross模式(AIChE Journal,Vol. 28,No. 2 Studies of Mold Filling and Curing in the Reaction Injection Molding Process J. M. CASTRO and C. W. MACOSKO),算出在金屬箔之融點下5秒後之樹脂組成物之熔融黏度、及加熱步驟中5秒後之樹脂組成物之熔融黏度。
在表1至6中之「在金屬箔之融點下的樹脂組成物之熔融黏度」及「加熱步驟中之樹脂組成物之熔融黏度」之欄之上半段表示熔融黏度,在下半段表示使用於算出熔融黏度之溫度。
藉由Kamal equation模式及Cross模式算出熔融黏度之算式係如下述所示。
《Kamal equation模式》
dα/dt={k1 exp(E1/T)+k2 exp(E2/T)αm}(1-α)n
dα/dt:硬化反應速度[1/s]、α:硬化反應率[-]
k1,k2:反應速度常數[1/s]、T:溫度[K]
E1,E2:活性化溫度[K]、m,n:反應次數[-]
《Cross模式》
ηm(T,γ)=η0(T)/[1+{η0(T)γ/τ*}1-n]
η0(T)=B exp(Tb/T)
η:黏度率[Pa‧s]、γ:剪切速度[1/s]、T:溫度[K]
α:硬化反應率[-]、αg:在膠化點之硬化反應率[-]
將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON EXA830-LVP」,環氧當量160g/eq)39.3重量份、羧基末端丁二烯-丙烯腈共聚物(宇部興產(股)製「CTBN1008-SP」)0.8重量份、龍膽酸(Midori化學(股)製)7.9重量份、癸二酸(東京化成工業(股)製)2.0重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)0.2重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物。對於所得之硬化性樹脂組成物,按照前述方法測定熔融黏度(160℃)。結果如表1所示。
將此硬化性樹脂組成物塗佈於焊料箔(Sn/Bi=42/58,密度=8.7g/cm3,厚度為10μm)之兩面,而調製厚度為50μm之導電連接材料。
其次,使用所得之導電連接材料進行基板之端子間連接。基板係使用由FR-4基材(厚度0.1mm)與電路層(銅電路,厚度12μm)所構成且在銅電路上具有經實施Ni/Au鍍覆(厚度3μm)而形成之連接端子(端子直徑100μm,鄰接之端子間之中心距離300μm)者。於如此之具有連接端子之基板間配置前述導電連接材料,並使用熱壓接裝置((股)筑波Mechanics製「TMVI-200ASB」)在160℃、2MPa、600秒之條件下實施熱壓接(基板間之間隙為50μm),而將端子間連接。之後,在180℃加熱1小時使硬化性樹脂組成物硬化,而得到積層體。
對於所得之積層體,按照前述方法評估相對向之端子間之連接電阻及導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表1所示。
將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON EXA830-LVP」,環氧當量160g/eq)39.3重量份、羧基末端丁二烯-丙烯腈共聚物(宇部興產(股)製「CTBN1008-SP」)0.8重量份、龍膽酸(Midori化學(股)製)6.0重量份、癸二酸(東京化成工業(股)製)3.9重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)0.2重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物。對於所得之硬化性樹脂組成物,按照前述方法測定熔融黏度(160℃)。結果如表1所示。
將此硬化性樹脂組成物塗佈於焊料箔(Sn/Bi=42/58,密度=8.7g/cm3,厚度為10μm)之兩面,而調製厚度為50μm之導電連接材料。除了使用此導電連接材料以外,其餘與實施例1同樣操作,進行基板之端子間連接,而得到積層體。
對於所得之積層體,按照前述方法評估相對向之端子間之連接電阻及導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表1所示。
將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON EXA830-LVP」,環氧當量160g/eq)39.3重量份、羧基末端丁二烯-丙烯腈共聚物(宇部興產(股)製「CTBN1008-SP」)0.8重量份、龍膽酸(Midori化學(股)製)7.9重量份、癸二酸(東京化成工業(股)製)2.0重量份及2-苯基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2PZ」)0.2重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物。對於所得之硬化性樹脂組成物,按照前述方法測定熔融黏度(160℃)。結果如表1所示。
將此硬化性樹脂組成物塗佈於焊料箔(Sn/Bi=42/58,密度=8.7g/cm3,厚度為10μm)之兩面,而調製厚度為50μm之導電連接材料。除了使用此導電連接材料以外,其餘與實施例1同樣操作,進行基板之端子間連接,而得到積層體。
對於所得之積層體,按照前述方法評估相對向之端子間之連接電阻及導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表1所示。
將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON EXA830-LVP」,環氧當量160g/eq)43.7重量份、羧基末端丁二烯-丙烯腈共聚物(宇部興產(股)製「CTBN1008-SP」)0.9重量份及2-苯基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2PZ」)0.2重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物。對於所得之硬化性樹脂組成物,按照前述方法測定熔融黏度(160℃)。結果如表1所示。
將此硬化性樹脂組成物塗佈於焊料箔(Sn/Bi=42/58,密度=8.7g/cm3,厚度為10μm)之兩面,而調製厚度為50μm之導電連接材料。除了使用此導電連接材料以外,其餘與實施例1同樣操作,進行基板之端子間連接,而得到積層體。
對於所得之積層體,按照前述方法評估相對向之端子間之連接電阻及導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表1所示。
將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON EXA830-LVP」,環氧當量160g/eq)43.7重量份、羧基末端丁二烯-丙烯腈共聚物(宇部興產(股)製「CTBN1008-SP」)0.9重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)0.2重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物。對於所得之硬化性樹脂組成物,按照前述方法測定熔融黏度(160℃)。結果如表1所示。
將此硬化性樹脂組成物塗佈於焊料箔(Sn/Bi=42/58,密度=8.7g/cm3,厚度為10μm)之兩面,而調製厚度為50μm之導電連接材料。除了使用此導電連接材料以外,其餘與實施例1同樣操作,進行基板之端子間連接,而得到積層體。
對於所得之積層體,按照前述方法評估相對向之端子間之連接電阻及導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表1所示。
將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON 840S」,環氧當量185g/eq)21.1重量份、酚樹脂(住友電木(股)製「PR-53647」)13.2重量份、苯氧樹脂(Japan Epoxy Resins(股)製「YX-6954」)15.8重量份、癸二酸(東京化成工業(股)製)2.4重量份、矽烷耦合劑(信越化學工業(股)製「KBM-303」)0.3重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)0.01重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物。對於所得之硬化性樹脂組成物,按照前述方法測定熔融黏度(160℃)。結果如表2所示。
將此硬化性樹脂組成物塗佈於焊料箔(Sn/Bi=42/58,密度=8.7g/cm3,厚度為10μm)之兩面,而調製厚度為50μm之導電連接材料。除了使用此薄膜狀之導電連接材料以外,其餘與實施例1同樣操作,進行基板之端子間連接,而得到積層體。對於所得之積層體,按照前述方法評估相對向之端子間之連接電阻及導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表2所示。
將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON 840S」,環氧當量185g/eq)21.1重量份、酚樹脂(住友電木(股)製「PR-53647」)10.5重量份、苯氧樹脂(Japan Epoxy Resins(股)製「YX-6954」)18.5重量份、癸二酸(東京化成工業(股)製)2.4重量份、矽烷耦合劑(信越化學工業(股)製「KBM-303」)0.3重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)0.01重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物做為樹脂組成物。對於所得之硬化性樹脂組成物,按照前述方法測定熔融黏度(160℃)。結果如表2所示。
將此硬化性樹脂組成物塗佈於焊料箔(Sn/Bi=42/58,密度=8.7g/cm3,厚度為10μm)之兩面,而調製厚度為50μm之導電連接材料。除了使用此薄膜狀之導電連接材料以外,其餘與實施例1同樣操作,進行基板之端子間連接,而得到積層體。對於所得之積層體,按照前述方法評估相對向之端子間之連接電阻及導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表2所示。
將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON 840S」,環氧當量185g/eq)21.6重量份、酚樹脂(住友電木(股)製「PR-53647」)13.5重量份、苯氧樹脂(Japan Epoxy Resins(股)製「YX-6954」)16.2重量份、矽烷耦合劑(信越化學工業(股)製「KBM-303」)0.3重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)0.01重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物做為樹脂組成物。對於所得之硬化性樹脂組成物,按照前述方法測定熔融黏度(160℃)。結果如表2所示。
將此硬化性樹脂組成物塗佈於焊料箔(Sn/Bi=42/58,密度=8.7g/cm3,厚度為10μm)之兩面,而調製厚度為50μm之導電連接材料。除了使用此薄膜狀之導電連接材料以外,其餘與實施例1同樣操作,進行基板之端子間連接,而得到積層體。對於所得之積層體,按照前述方法評估相對向之端子間之連接電阻及導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表2所示。
將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON 840S」,環氧當量185g/eq)21.6重量份、酚樹脂(住友電木(股)製「PR-53647」)11.7重量份、苯氧樹脂(Japan Epoxy Resins(股)製「YX-6954」)17.0重量份、矽烷耦合劑(信越化學工業(股)製「KBM-303」)0.3重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)1.0重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物做為樹脂組成物。對於所得之硬化性樹脂組成物,按照前述方法測定熔融黏度(160℃)。結果如表2所示。
將此硬化性樹脂組成物塗佈於焊料箔(Sn/Bi=42/58,密度=8.7g/cm3,厚度為10μm)之兩面,而調製厚度為50μm之導電連接材料。除了使用此薄膜狀之導電連接材料以外,其餘與實施例1同樣操作,進行基板之端子間連接,而得到積層體。對於所得之積層體,按照前述方法評估相對向之端子間之連接電阻及導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表2所示。
將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON 840S」,環氧當量185g/eq)40.0重量份、酚樹脂(住友電木(股)製「PR-53647」)25.0重量份、苯氧樹脂(Japan Epoxy Resins(股)製「YX-6954」)30.0重量份、癸二酸(東京化成工業(股)製)4.5重量份、矽烷耦合劑(信越化學工業(股)製「KBM-303」)0.5重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)0.01重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物。對於所得之硬化性樹脂組成物,按照前述方法測定熔融黏度(200℃)。結果如表3所示。
將此硬化性樹脂組成物塗佈於焊料箔(Sn/Pb=63/37(重量比),密度=8.4g/cm3,厚度為10μm)之兩面,而調製厚度為60μm之導電連接材料。
其次,使用所得之導電連接材料進行基板之端子間連接。基板係使用由FR-4基材(厚度0.1mm)與電路層(銅電路,厚度12μm)所構成且在銅電路上具有實施Ni/Au鍍覆(厚度3μm)而形成之連接端子(端子直徑50μm,鄰接之端子間之中心距離100μm)者。為了將如此之基板間之端子間連接,則將前述導電連接材料裁切成與連接面積同樣大小,並配置於連接區域後,進行相對向之端子之位置校準。然後,使用熱壓接裝置在200℃、0.5MPa、120秒之條件下實施前述導電連接材料與基板之熱壓接(直到壓接剛開始時為止皆控制壓力,在壓接開始之後將基板間之間隙控制在50μm),而將端子間予以連接。之後,在180℃加熱1小時使硬化性樹脂組成物硬化,而得到積層體。對於所得之積層體,按照前述方法評估相對向之端子間之連接電阻及導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表3所示。
除了將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON 840S」,環氧當量185g/eq)40.0重量份、酚樹脂(住友電木(股)製「PR-53647」)20.0重量份、苯氧樹脂(Japan Epoxy Resins(股)製「YX-6954」)35.0重量份、癸二酸(東京化成工業(股)製)4.5重量份、矽烷耦合劑(信越化學工業(股)製「KBM-303」)0.5重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)0.01重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物以外,其餘與實施例6同樣製作積層體並進行評估。結果如表3所示。
除了將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON 840S」,環氧當量185g/eq)41.9重量份、酚樹脂(住友電木(股)製「PR-53647」)26.2重量份、苯氧樹脂(Japan Epoxy Resins(股)製「YX-6954」)31.4重量份、矽烷耦合劑(信越化學工業(股)製「KBM-303」)0.5重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)0.01重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物以外,其餘與實施例6同樣製作積層體並進行評估。結果如表3所示。
除了將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON 840S」,環氧當量185g/eq)41.9重量份、酚樹脂(住友電木(股)製「PR-53647」)23.2重量份、苯氧樹脂(Japan Epoxy Resins(股)製「YX-6954」)33.4重量份、矽烷耦合劑(信越化學工業(股)製「KBM-303」)0.5重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)1.0重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物以外,其餘與實施例6同樣製作積層體並進行評估。結果如表3所示。
除了將調製導電連接材料時之焊料箔,從Sn/Pb=63/37(重量比)、密度=8.4g/cm3、厚度為10μm者變更為Sn/Pb=63/37(重量比)、密度=8.4g/cm3、厚度為5μm者,且將基板上之連接端子之端子直徑及鄰接之端子間之中心距離,從端子直徑50μm、鄰接之端子間之中心距離100μm變更為端子直徑40μm、鄰接之端子間之中心距離100μm,並且將熱壓接時之基板間之間隙控制從50μm變更為35μm以外,其餘與實施例6同樣製作積層體並進行評估。結果如表4所示。
除了將調製導電連接材料時之焊料箔,從Sn/Pb=63/37(重量比)、密度=8.4g/cm3、厚度為10μm者變更為Sn/Pb=63/37(重量比)、密度=8.4g/cm3、厚度為50μm者,且將導電連接材料之厚度從60μm變更為300μm,並且將基板之連接端子之端子直徑及鄰接之端子間之中心距離,從端子直徑50μm、鄰接之端子間之中心距離100μm變更為端子直徑200μm、鄰接之端子間之中心距離300μm,並且將熱壓接時之基板間之間隙控制從50μm變更為200μm以外,其餘與實施例6同樣製作積層體並進行評估。結果如表4所示。
除了將調製導電連接材料時之焊料箔,從Sn/Pb=63/37(重量比)、密度=8.4g/cm3、厚度為10μm者變更為Sn/Pb=63/37(重量比)、密度=8.4g/cm3、厚度為100μm者,且將導電連接材料之厚度從60μm變更為400μm,並且將基板之連接端子之端子直徑及鄰接之端子間之中心距離,從端子直徑50μm、鄰接之端子間之中心距離100μm變更為端子直徑350μm、鄰接之端子間之中心距離400μm,並且將熱壓接時之基板間之間隙控制從50μm變更為350μm以外,其餘與實施例6同樣製作積層體並進行評估。結果如表4所示。
除了將調製導電連接材料時之焊料箔,從Sn/Pb=63/37(重量比)、密度=8.4g/cm3、厚度為10μm者變更為Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.5(重量比)、密度=7.4g/cm3、厚度為10μm者,且將硬化性樹脂組成物之熔融黏度之測定溫度從200℃變更為230℃,並且將在將導電連接材料與基板熱壓接時之加熱溫度從160℃變更為230℃以外,其餘與實施例4同樣製作積層體並進行評估。結果如表4所示。
除了將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON 840S」,環氧當量185g/eq)40.0重量份、酚樹脂(住友電木(股)製「PR-53647」)19.5重量份、苯氧樹脂(Japan Epoxy Resins(股)製「YX-6954」)30.0重量份、酸式酚酞(東京化成(股)製)10.0重量份、矽烷耦合劑(信越化學工業(股)製「KBM-303」)0.5重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)0.01重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物以外,其餘與實施例11同樣製作積層體並進行評估。結果如表5所示。
除了將環氧樹脂(大日本油墨化學工業(股)製「EPICLON 840S」,環氧當量185g/eq)40.0重量份、酚樹脂(住友電木(股)製「PR-53647」)25.0重量份、苯氧樹脂(Japan Epoxy Resins(股)製「4256H40」)30.0重量份、癸二酸(東京化成工業(股)製)4.5重量份、矽烷耦合劑(信越化學工業(股)製「KBM-303」)0.5重量份及2-苯基-4-甲基咪唑(四國化成工業(股)製「CUREZOL 2P4MZ」)0.01重量份混合,而調製硬化性樹脂組成物以外,其餘與實施例6同樣製作積層體並進行評估。結果如表5所示。
將與實施例6相同的硬化性樹脂組成物塗佈於焊料箔(Sn/Pb=63/37(重量比),密度=8.4g/cm3,厚度為10μm)之單面,而製作厚度為60μm之導電連接材料。
其次,使用所得之導電連接材料製造基板之連接端子。基板係使用與實施例6相同者。以使導電連接材料之樹脂組成物與基板相接之方式配置,並使用熱壓接裝置在200℃、0.5MPa、120秒之條件下實施熱壓接而製造連接端子,得到附有連接端子之基板。對於所得之附有連接端子之基板,按照前述方法評估導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表5所示。
使用與實施例6相同的導電連接材料,將沖壓成8mm見方且中央為2mm見方之框狀之基板互相電性連接。於上述基板之外周部形成有端子直徑50μm、鄰接之端子間之中心距離100μm且在表層具有厚度3μm之Ni/Au鍍覆層的厚度為12μm之銅電路。
為了將如此之基板互相連接,則將前述導電連接材料裁切成與連接面積同樣大小(沖壓成8mm見方且中央為2mm見方之框狀),並進行相對向之端子之位置校準後,使用熱壓接裝置在200℃、0.5MPa、120秒之條件下實施熱壓接(直到壓接剛開始時為止皆控制壓力,在壓接開始之後將基板間之間隙控制在50μm),而將端子間予以連接。之後,在180℃加熱1小時使硬化性樹脂組成物硬化,而得到積層體。對於所得之積層體,按照前述方法評估相對向之端子間之連接電阻及導通路形成性、以及絕緣性區域中有無焊料粒子殘留。結果如表5所示。
使用表6中所記載之組成,與實施例6同樣操作,而調製樹脂組成物。
其次,於所調製之樹脂組成物中調配導電性微粒子(AU-205,平均粒徑5μm,塑膠芯材,Ni/Au鍍覆,積水化學工業(股)製)2體積%並使其均勻分散,而製作導電連接材料。除了使用如此製作而得之導電連接材料以外,其餘與實施例6同樣製作積層體並進行評估。結果如表6所示。
本發明之導電連接材料係有用於將電子構件間予以電性連接和在基板上製造連接端子。經由使用本發明之導電連接材料,即可進行可靠性高的電性連接。此外,在細微的配線電路中也可精度良好地製造連接端子。
10,20,40,60...基板
11,21...端子
41...電極
30,50...導電連接材料
110...金屬箔
120...樹脂組成物
130...導電性區域
140...絕緣性區域
150...連接端子
第1圖係表示在本發明之端子間連接方法中,將導電連接材料配置於端子間後,基板及導電連接材料之狀態之一例之示意剖面圖。
第2圖係表示在本發明之端子間連接方法中,將配置於端子間之導電連接材料加熱、硬化/固化後,基板、導電性區域及絕緣性區域之狀態之一例之示意剖面圖。
第3圖係表示在本發明之端子間連接方法中,將導電連接材料配置於端子間後,基板及導電連接材料之狀態之一例之示意剖面圖。
第4圖係表示在本發明之連接端子之製造方法中,將導電連接材料配置於設置在基板上之電極上後,基板及導電連接材料之狀態之一例之示意剖面圖。
第5圖係表示在本發明之連接端子之製造方法中,將導電連接材料配置於設置在基板上之電極上後,基板及導電連接材料之狀態之一例之示意剖面圖。
第6圖係表示在本發明之連接端子之製造方法中,將配置於基板之電極上之導電連接材料加熱、硬化/固化後,基板、導電性區域及絕緣性區域之狀態之一例之示意剖面圖。
第7圖(a)至(h)係表示本發明中所使用之金屬箔層之形狀之一例之平面示意圖。
10,20...基板
11,21...端子
30...導電連接材料
110...金屬箔
120...樹脂組成物
Claims (31)
- 一種導電連接用薄片,其特徵係具有由樹脂組成物層與金屬箔層所構成之積層構造,該樹脂組成物層係由含有樹脂成分及具有助熔劑機能之化合物的樹脂組成物所構成,該金屬箔層係由從焊料箔或錫箔中選出的金屬箔所構成;其中,相對於樹脂組成物之總重量,前述樹脂成分係含有:從由環氧樹脂、酚樹脂及該等之組合所成群組中選出之硬化性樹脂成分20至80重量%,以及從由(甲基)丙烯酸系樹脂、苯氧樹脂及該等之組合所成群組中選出之薄膜形成性樹脂成分1至50重量%;經由將前述導電連接用薄片配置在相對向之端子間並加熱,而使前述金屬箔形成導電性區域,並使前述樹脂組成物在前述導電性區域之周圍形成絕緣性區域。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,在前述積層構造中,以俯視來看,金屬箔層係形成於樹脂組成物層之至少一部分。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,在前述積層構造中,以俯視來看,金屬箔層係於樹脂組成物層之至少一部分形成為重複的圖案狀。
- 如申請專利範圍第2項或第3項之導電連接用薄片,其中,在前述積層構造中,以俯視來看,金屬箔層係於樹脂組成物層之至少一部分形成為去除虛線之花紋狀、條紋花紋狀、水珠花紋狀、矩形花紋狀、西洋棋盤格花紋 狀、框狀或格子花紋狀。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,包含由樹脂組成物層/金屬箔層/樹脂組成物層所構成之積層構造者。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,包含由樹脂組成物層/金屬箔層所構成之積層構造者。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,在前述積層構造中,相對於積層構造之厚度方向,金屬箔層係形成於接近中央處。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,前述樹脂組成物係在25℃為薄膜狀。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,在前述金屬箔之融點下的前述樹脂組成物之熔融黏度係0.01至10Pa‧s。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,在前述金屬箔之融點下的前述樹脂組成物之熔融黏度係10至100Pa‧s。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,前述環氧樹脂係包含雙酚A型環氧樹脂或雙酚F型環氧樹脂。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,前述樹脂組成物係含有硬化劑。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,前述樹脂組成物係含有硬化促進劑。
- 如申請專利範圍第13項之導電連接用薄片,其中,前述硬化促進劑係咪唑化合物。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,前述具有助熔劑機能之化合物係包含具有酚性羥基及/或羧基之化合物。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,前述具有助熔劑機能之化合物係包含下述通式(1)所示之化合物:HOOC-(CH2)n-COOH……(1)(式(1)中,n為1至20之整數)。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,前述具有助熔劑機能之化合物係包含下述通式(2)及/或(3)所示之化合物:
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,前述金屬箔係藉由軋延(rolling)、蒸鍍或鍍覆所形成者。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,前述金屬箔之融點係100℃至330℃。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,前述金屬箔係包含從Sn、Ag、Bi、In、Zn、Pb、Sb、Fe、Al、Ni、Au、Ge及Cu所成群組中選出之至少兩種金屬的合金。
- 如申請專利範圍第1項之導電連接用薄片,其中,前述金屬箔係由Sn所構成。
- 一種端子間連接方法,係包括下述步驟:將申請專利範圍第1項至第21項中任一項之導電連接用薄片配置於相對向之端子間之配置步驟;在前述金屬箔之融點以上且在前述樹脂組成物之硬化未結束之溫度下,將前述導電連接用薄片加熱之加熱步驟;以及使前述樹脂組成物 硬化之硬化步驟。
- 一種端子間連接方法,係包括下述步驟:將申請專利範圍第1項至第21項中任一項之導電連接用薄片配置於相對向之端子間之配置步驟;在前述金屬箔之融點以上且在前述樹脂組成物軟化之溫度下,將前述導電連接用薄片加熱之加熱步驟;以及使前述樹脂組成物固化之固化步驟。
- 如申請專利範圍第22項或第23項之端子間連接方法,其中,前述加熱步驟中之樹脂組成物之熔融黏度係0.01至10Pa‧s。
- 如申請專利範圍第22項或第23項之端子間連接方法,其中,前述加熱步驟中之樹脂組成物之熔融黏度係10至100Pa‧s。
- 一種連接端子之製造方法,係包括下述步驟:將申請專利範圍第1項至第21項中任一項之導電連接用薄片配置於電子構件之電極上之配置步驟;及在前述金屬箔之融點以上且在前述樹脂組成物之硬化未結束之溫度下,將前述導電連接用薄片加熱之加熱步驟。
- 一種連接端子之製造方法,係包括下述步驟:將申請專利範圍第1項至第21項中任一項之導電連接用薄片配置於電子構件之電極上之配置步驟;在前述金屬箔之融點以上且在前述樹脂組成物軟化之溫度下,將前述導電連接用薄片加熱之加熱步驟;以及使前述樹脂組成物固化之固化步驟。
- 如申請專利範圍第26項或第27項之連接端子之製造方法,其中,前述加熱步驟中之樹脂組成物之熔融黏度係0.01至10Pa‧s。
- 如申請專利範圍第26項或第27項之連接端子之製造方法,其中,前述加熱步驟中之樹脂組成物之熔融黏度係10至100Pa‧s。
- 一種附有導電連接用薄片之電子構件,係將申請專利範圍第1項至第21項中任一項之導電連接用薄片接著於電子構件之電性連接面而成者。
- 一種電氣零件/電子零件,係電子構件間使用申請專利範圍第1項至第21項中任一項之導電連接用薄片予以電性連接而成者。
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