專利名稱：粘接劑、粘接薄膜以及電氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粘接劑，特別是涉及將半導(dǎo)體芯片連接到基板上的粘接劑。
背景技術(shù)：
一直以來，為了將半導(dǎo)體芯片連接到基板或撓性電路板上，使用膏狀或薄膜狀的粘接劑。
圖3的符號(hào)101，表示半導(dǎo)體芯片111利用粘接劑112粘貼在撓性電路板105上構(gòu)成的電氣裝置。半導(dǎo)體芯片111具有的突出狀的端子121與位于撓性電路板105的覆蓋膜115的開口119的底面上的金屬布線122相接。
因?yàn)榘雽?dǎo)體芯片111的端子121連接在圖中未畫出的內(nèi)部電路上，所以，在圖3所示狀態(tài)下，半導(dǎo)體芯片111的內(nèi)部電路與撓性電路板105的金屬布線122通過端子121電氣連接。
又，粘接劑112被固(硬)化，通過該粘接劑112使半導(dǎo)體芯片111與基板113也機(jī)械連接。
這樣，如果采用粘接劑112，即使不使用焊錫也可連接半導(dǎo)體芯片111與撓性電路板105。
但是，在采用傳統(tǒng)的粘接劑112的時(shí)候，如圖3所示那樣，撓性電路板105上位于半導(dǎo)體芯片111的多個(gè)端子121之間的部分往往彎曲。在撓性電路板105彎曲的時(shí)候，內(nèi)部應(yīng)力偏移，老化后往往使撓性電路板105與半導(dǎo)體芯片111之間短路、導(dǎo)通不良。
又，在用于連接的粘接劑112不是薄膜狀而是膏狀的時(shí)候，在粘接劑112的涂抹工序或加熱按壓工序中空氣易卷入粘接劑112中，往往使半導(dǎo)體芯片111與撓性電路板105之間的粘接劑112內(nèi)生成氣泡(空隙)。圖3的符號(hào)130表示粘接劑112中產(chǎn)生的空隙。
在粘接劑112中存在較多的空隙130時(shí)，當(dāng)電氣裝置101在高溫條件下長(zhǎng)時(shí)間放置(老化)時(shí)，半導(dǎo)體芯片111往往會(huì)脫離基板113上的粘接劑112而浮起，使電氣裝置101發(fā)生導(dǎo)通不良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述傳統(tǒng)技術(shù)的問題而提出的，目的在于提供連接時(shí)粘接劑中不易產(chǎn)生空隙、被粘接件不易發(fā)生變形的粘接劑。
本發(fā)明者等尋找被接體上發(fā)生彎曲的原因的結(jié)果，判斷是由于固化后的粘接劑在被接體上的分布不均勻?qū)е抡辰觿┲械臍埩魬?yīng)力不均勻而在基板上發(fā)生彎曲。
為了防止上述那樣的現(xiàn)象，本發(fā)明者們反復(fù)研究的結(jié)果表明，如果添加比重在3.0以上9.0以下的填料并使粘接劑的比重在1.4以上4.0以下，則加熱按壓時(shí)粘接劑不會(huì)被過分地推開，可防止空隙的產(chǎn)生和基板的彎曲。
基于上述觀點(diǎn)，本發(fā)明是具有以熱固性樹脂為主要成分的粘合劑、前述熱固性樹脂的固化劑以及絕緣性的填料的粘接劑；是前述填料的比重在3.0以上9.0以下，前述粘接劑整體的比重在1.4以上4.0以下的粘接劑。
本發(fā)明，是在前述粘合劑與前述固化劑的合計(jì)容量為100體積份(容量部)時(shí)，含有前述填料在5體積份以上的粘接劑。
本發(fā)明，是在前述粘合劑與前述固化劑的合計(jì)容量為100體積份時(shí)，含有前述填料在35體積份以下的粘接劑。
本發(fā)明，是前述粘合劑中所含的熱固性樹脂是環(huán)氧樹脂的粘接劑。
本發(fā)明，是添加了導(dǎo)電性粒子并且在添加了前述導(dǎo)電性粒子的狀態(tài)下的比重在1.0以上4.0以下的粘接劑。
本發(fā)明，是前述導(dǎo)電性粒子具有樹脂粒子和在前述樹脂粒子表面上形成的金屬覆蓋膜的粘接劑。
本發(fā)明，是粘接劑成型為薄膜狀的粘接薄膜，前述粘接劑具有以熱固性樹脂為主要成分的粘合劑、前述熱固性樹脂的固化劑以及絕緣性的填料，前述填料的比重在3.0以上9.0以下，前述粘接劑整體的比重在1.4以上4.0以下。
本發(fā)明，是具有半導(dǎo)體芯片和基板的電氣裝置；是在前述半導(dǎo)體芯片與前述基板之間配置粘接劑，前述粘接劑通過熱處理固化的電氣裝置；是前述粘接劑具有以熱固性樹脂為主要成分的粘合劑、前述熱固性樹脂的固化劑以及絕緣性的填料，前述填料的比重在3.0以上9.0以下，前述粘接劑固化前的比重在1.4以上4.0以下的電氣裝置。
本發(fā)明如上述那樣構(gòu)成，本發(fā)明的粘接劑，因?yàn)橥ㄟ^添加比重在3.0以上9.0以下的填料，而使整體的比重在1.4以上4.0以下，所以，在連接作為被接體的基板和半導(dǎo)體芯片時(shí)，不僅在粘接劑上不易產(chǎn)生空隙，而且在連接后的基板上不易發(fā)生彎曲。
因此，采用本發(fā)明的粘接劑連接的電氣裝置，不僅外觀形狀優(yōu)良，而且導(dǎo)通可靠性也高。另外，本案中的所謂比重，是物質(zhì)的密度與水的密度之比。又，當(dāng)粘接劑整體的比重在4.0以下時(shí)，因?yàn)檎辰觿┱w的粘度低，所以，容易進(jìn)行粘接劑的涂抹工作。
又，如果在本發(fā)明的粘接劑中添加偶合劑，則通過偶合劑可提高粘接劑與被接體之間的親和性。
在將粘合劑和固化劑的總體積設(shè)為100時(shí)，如果添加5體積份以上35體積份以下的比重在3.0以上9.0以下的范圍的填料，則可將粘接劑整體的比重設(shè)計(jì)在1.4以上4.0以下。
在本發(fā)明的粘接劑中，也可同時(shí)采用比重在3.0以上9.0以下的填料和二氧化硅那樣的比重不到3.0的填料。但是，如果在本發(fā)明的粘接劑中單獨(dú)采用比重不到3.0的材料，則因?yàn)檎辰觿┱w的比重太低，所以，不適合本發(fā)明。又，如果添加比重超過9.0的填料，則因?yàn)樘盍显谡辰觿┲腥菀壮两?，所以這樣的填料不適合本發(fā)明的粘接劑。
本發(fā)明的粘接劑中使用的粘合劑由樹脂等有機(jī)化合物構(gòu)成，至少具有熱固性樹脂。又，如果采用液體狀的環(huán)氧樹脂作為熱固性樹脂，則因?yàn)榧词共皇褂糜袡C(jī)溶劑也可得到膏狀的粘接劑，所以，在制造粘接劑的工序以及連接被接體的工序中，都不會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良影響。
本發(fā)明的粘接劑中添加的導(dǎo)電性粒子的種類沒有特別的限制，可采用鎳粒子或金粒子等金屬粒子，或在樹脂粒子的表面形成金、鎳、焊錫(釬焊)等金屬覆蓋膜的金屬覆蓋膜樹脂粒子等。這些導(dǎo)電性粒子中，金屬覆蓋膜樹脂粒子，比重比由金屬粒子構(gòu)成的導(dǎo)電性粒子輕，其比重一般在2.0以上3.0以下。
因此，在混合比重在3.0以上9.0以下的填料和粘合劑制作比重在1.4以上4.0以下的粘接劑時(shí)，如果添加上述那樣的金屬覆蓋膜樹脂粒子作為導(dǎo)電性粒子，則添加導(dǎo)電性粒子后的粘接劑整體的比重不會(huì)小于1.4、超過4.0。
因?yàn)閷⒄辰觿┑谋戎刈罴鸦?，所以，不僅在粘接劑中不產(chǎn)生空隙，而且作為被接體的撓性電路板不彎曲。因此，可得到導(dǎo)通可靠性高的電氣裝置。
圖面的簡(jiǎn)單說明

圖1(a)～(d)是使用本發(fā)明的粘接劑連接撓性電路板與半導(dǎo)體芯片的工序的說明圖。
圖2是本發(fā)明的粘接劑的其它例子的說明圖。
圖3是傳統(tǒng)技術(shù)的電氣裝置的說明圖。
符號(hào)說明1......電氣裝置(COF)12......粘接劑5......基板(撓性電路板)11......半導(dǎo)體芯片發(fā)明的實(shí)施形式說明本發(fā)明的實(shí)施形式。
首先，在由膏狀的熱固性環(huán)氧樹脂構(gòu)成的粘合劑中，配合固化劑、偶合劑、絕緣性的填料制作后面所述的實(shí)施例1～7的粘接劑。在該狀態(tài)下粘接劑為膏狀。
圖1(a)的符號(hào)5所示為撓性電路板。該撓性電路板5具有基片13、配置在基片13的一面上的金屬布線22、配置在基片13的配置金屬布線22一側(cè)的覆蓋膜15。在覆蓋膜15上形成開口19，在開口19的底面上露出金屬布線22和基片13。
為了在該撓性電路板5上連接半導(dǎo)體芯片，首先，將在上述工序中制作的粘接劑填充在分配器中，然后從分配器的噴嘴噴出一定量的粘接劑以覆蓋金屬布線22中位于覆蓋膜15的開口19的部分。圖1(b)的符號(hào)12表示噴出的粘接劑。
圖1(c)的符號(hào)11所示為半導(dǎo)體芯片。該半導(dǎo)體芯片11具有多個(gè)從半導(dǎo)體芯片11的一面突出的突出狀的連接端子21，這些連接端子21連接在半導(dǎo)體芯片11的圖中未示的內(nèi)部電路上。
使半導(dǎo)體芯片11的配置連接端子21的部分與撓性電路板5的覆蓋膜15的開口19相向地進(jìn)行對(duì)位，在覆蓋膜15的開口19內(nèi)的粘接劑12上壓接半導(dǎo)體芯片11的配置連接端子21的一側(cè)的面，一邊按壓半導(dǎo)體芯片11一邊對(duì)整體進(jìn)行加熱。
雖然按壓使粘接劑12被推開，但因?yàn)橥ㄟ^添加填料，粘接劑的比重設(shè)計(jì)在1.4以上4.0以下，所以，不會(huì)過分使粘接劑被推開，且連接端子21與相向的金屬布線22相接。
又，通過加熱，粘接劑12中的環(huán)氧樹脂固化，在連接端子21與金屬布線22相接的狀態(tài)下粘接劑12整體固化，得到作為電氣裝置的COF(Chip on Flex)1(圖1(d))。
在該COF1上，撓性電路板5與半導(dǎo)體芯片11不僅通過固化后的粘接劑12機(jī)械連接，并且還通過連接端子21電氣連接。
相對(duì)60體積份的由2種液體狀的環(huán)氧樹脂(大日本墨水化學(xué)工業(yè)(株)制造的“HP4032”和油化シエルエポキシ(株)公司制造的商品“EP630”)各等量混合而構(gòu)成的粘合劑，添加并混合40體積份的咪唑系固化劑(旭化成エポキシ(株)公司制造的商品“HX3921”)和3體積份的偶合劑(日本ユニカ-(株)公司制造的商品“A187”)。固化劑、偶合劑和粘合劑的混合物為膏狀，該混合物的粘度是20Pa·s，比重約是1.2。
在固化劑和粘合劑的合計(jì)容量為100體積份時(shí)，以下述表1的“填料的填充量”欄所示的配比添加并混合下述表1的“填料”欄所示種類的填料，制作了實(shí)施例1～8、比較例1～7的粘接劑。各粘接劑為膏狀。另外，在實(shí)施例1～8、比較例1～7的粘接劑中，不含有導(dǎo)電性粒子。
表8

表9

表10

如上除去了臭氣成分的N-乙烯基-2-吡咯烷酮(連續(xù)蒸餾塔2的塔底液)的純度是99.9重量％。
參考例(粗液和脫水液的調(diào)制方法)通過將碳酸銫浸漬在球狀硅膠(5-10目)中，在空氣中于800℃下煅燒，調(diào)制以除了氧之外的原子比為Cs1Si100組成的催化劑。將<p>又，在此，作為撓性電路板5，所用的是ソニ-ケミカル(株)公司制造的商品“Hyper Flex”，使用實(shí)施例1～9、比較例1～7的粘接劑以圖1(a)～(d)的工序連接該撓性電路板5與半導(dǎo)體芯片11，分別制作了16種試驗(yàn)片。這時(shí)，施加在半導(dǎo)體芯片11上的荷重是每連接端子21上0.6N，加熱條件是210℃、5秒。
利用實(shí)施例1～9、比較例1～7的粘接劑和采用這些粘接劑制作的各試驗(yàn)片分別進(jìn)行了下述的“比重”、“外觀評(píng)價(jià)”、“分配性”、“導(dǎo)通可靠性”的各項(xiàng)試驗(yàn)。
對(duì)實(shí)施例1～9、比較例1～7的粘接劑測(cè)試了比重。那些測(cè)試結(jié)果示于上述表1。
對(duì)各試驗(yàn)片，采用光學(xué)顯微鏡觀察了撓性電路板5的基片13側(cè)。在撓性電路板5上沒有觀察到彎曲的用“○”表示，在撓性電路板5上觀察到彎曲的用“×”表示。這些評(píng)價(jià)結(jié)果示于上述表1。
將實(shí)施例1～9、比較例1～7的粘接劑分別填充到噴嘴直徑1.1mm、最大噴出壓力0.7MPa的分配器中，對(duì)各粘接劑進(jìn)行20次的噴出，測(cè)定各自每次的噴出量，并算出各粘接劑一次噴出重量的平均值。
20次的噴出中，各次的噴出重量在噴出重量的平均值的0.8倍以上1.2倍以下的范圍的用“○”表示；20次的噴出中，至少一次的噴出重量超出平均值的0.8倍以上1.2倍以下的范圍外的用“×”表示。這些評(píng)價(jià)結(jié)果示于上述表1。
將在上述工序中制作的16種試驗(yàn)片分別在85℃、85％RH的條件下放置1000小時(shí)(老化)后，測(cè)定了各試驗(yàn)片的導(dǎo)通電阻值。那些導(dǎo)通電阻值不到100mΩ的用“○”表示，在100mΩ以上的用“×”表示，示于上述表1。
另外，上述表1中，實(shí)施例9的“粘接劑、比重”欄所示的值是測(cè)定添加導(dǎo)電性粒子后的粘接劑得到的比重。
如表1表明的那樣，使用比重在3.0以上9.0以下的填料的實(shí)施例1～9的粘接劑比重分別在1.4以上4.0以下，在“分配性”中也得到高的評(píng)價(jià)結(jié)果。
另一方面，使用比重在9.2的填料的比較例5的粘接劑，因?yàn)檎辰觿┲刑盍铣恋?，所以，分配器的噴嘴堵塞，粘接劑不能從噴嘴噴出，不能制作試?yàn)片。又，使用了10體積份的比重為2.1的填料的比較例6的粘接劑，因?yàn)檎辰觿┑恼扯忍咛盍喜荒芊稚⒌秸辰觿┲?，從而不能制作粘接劑本身?br> 又，在使用了實(shí)施例1～9的粘接劑的各試驗(yàn)片上，“外觀”、“導(dǎo)通可靠性”都獲得了高的評(píng)價(jià)結(jié)果。但是，在使用了比重不到1.4的比較例1～4的粘接劑的試驗(yàn)片上，在加熱按壓時(shí)，撓性電路板彎曲，“導(dǎo)通可靠性”試驗(yàn)的結(jié)果也差。
另一方面，在使用了40體積份的比重8.9的填料且整體比重為4.3的比較例7的粘接劑使用時(shí)，因?yàn)檎辰觿┑恼扯冗^高，所以，按壓后的半導(dǎo)體芯片不能進(jìn)入撓性電路板上的粘接劑中，不能使半導(dǎo)體芯片與撓性電路板實(shí)現(xiàn)電氣連接。
又，如比較上述實(shí)施例2、3的情況與比較例1～3、6的情況所表明的那樣，了解到不管是單獨(dú)使用1種填料的時(shí)候，或使用由2種以上的填料混合而成的混合物的時(shí)候，當(dāng)填料的比重(或者填料的混合物的比重)在3.0以上9.0以下，粘接劑的比重在1.4以上4.0以下的時(shí)候，不僅粘接劑的噴出性良好，而且在通過加熱按壓連接撓性電路板與半導(dǎo)體芯片時(shí)，在撓性電路板上不產(chǎn)生變形，可得到導(dǎo)通可靠性高的電氣裝置。
以上雖然是對(duì)連接半導(dǎo)體芯片11與撓性電路板5的情況進(jìn)行的說明，但本發(fā)明并不限于此，可用于各種電氣裝置的連接。例如，也可用剛性基板代替撓性電路板，連接剛性基板與半導(dǎo)體芯片制作COB(Chip on Board)。又，也可將本發(fā)明的粘接劑用于可搭載半導(dǎo)體芯片的TCP(Tape Carrier Package)和LCD(Liquid Crystal Display)的連接。
作為可用于本發(fā)明的熱固性樹脂，雖然可采用環(huán)氧樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂等各種材料，但如果考慮固化速度、固化后的粘接劑強(qiáng)度等最好使用環(huán)氧樹脂。
又，也可使用含有熱可塑性樹脂的粘合劑。作為熱可塑性樹脂可采用苯氧樹脂、聚酯樹脂等各種材料。
又，雖然可制成不合固化劑和偶合劑等添加劑而由粘合劑和填料構(gòu)成的粘接劑，但在使用環(huán)氧樹脂作為熱固性樹脂時(shí)，最好同時(shí)使用固化劑。
作為固化劑，可采用咪唑系固化劑、聚胺固化劑、酚醛樹脂類、異氰酸酯類、聚硫醇類、酸酐固化劑等各種材料。也可將這些固化劑微型膠囊化，作為所謂的潛在性固化劑使用。
又，在本發(fā)明的粘接劑中，雖然也可添加消泡劑、著色劑、防老化劑等種種添加劑，但添加這些添加劑后的粘接劑的比重最好在1.4以上4.0以下的范圍。
以上雖然是對(duì)粘接劑為膏狀的情況進(jìn)行的說明，但本發(fā)明并不限于此。
例如，如果如圖2(a)所示那樣將膏狀的粘接劑12置于成型臺(tái)51上，加熱到粘接劑12不完全硬化的程度，形成薄膜狀，則可得到由半固化的粘接劑構(gòu)成的粘接薄膜52。
如上述那樣，在本發(fā)明的粘接劑12中添加比重9.0以下的填料，在形成薄膜狀時(shí)填料在粘接劑中不會(huì)沉淀，又，因?yàn)檎w的比重在1.4以上4.0以下，所以形成薄膜時(shí)不易卷入空隙。
權(quán)利要求
1.一種粘接劑，其特征在于具有以熱固性樹脂為主要成分的粘合劑、前述熱固性樹脂的固化劑以及絕緣性的填料，前述填料的比重在3.0以上9.0以下，前述粘接劑整體的比重在1.4以上4.0以下。
2.如權(quán)利要求1所述的粘接劑，其特征在于在前述粘合劑與前述固化劑的合計(jì)容量為100體積份時(shí)，含有前述填料在5體積份以上。
3.如權(quán)利要求2所述的粘接劑，其特征在于在前述粘合劑與前述固化劑的合計(jì)容量為100體積份時(shí)，含有前述填料在35體積份以下。
4.如權(quán)利要求1所述的粘接劑，其特征在于前述粘合劑中所含的熱固性樹脂是環(huán)氧樹脂。
5.如權(quán)利要求1所述的粘接劑，其特征在于添加導(dǎo)電性粒子并且在添加了前述導(dǎo)電性粒子的狀態(tài)下的比重在1.0以上4.0以下。
6.如權(quán)利要求5所述的粘接劑，其特征在于前述導(dǎo)電性粒子具有樹脂粒子和在前述樹脂粒子表面上形成的金屬覆蓋膜。
7.一種粘接薄膜，其特征在于是粘接劑成型為薄膜狀的粘接薄膜，粘接劑具有以熱固性樹脂為主要成分的粘合劑、前述熱固性樹脂的固化劑以及絕緣性的填料，前述填料的比重在3.0以上9.0以下，前述粘接劑整體的比重在1.4以上4.0以下。
8.一種電氣裝置，是具有半導(dǎo)體芯片和基板的電氣裝置，是在前述半導(dǎo)體芯片與前述基板之間配置粘接劑，前述粘接劑通過熱處理固化的電氣裝置，其特征在于前述粘接劑具有以熱固性樹脂為主要成分的粘合劑、前述熱固性樹脂的固化劑以及絕緣性的填料，前述填料的比重在3.0以上9.0以下，前述粘接劑固化前的比重在1.4以上4.0以下。
全文摘要
目的在于得到不易產(chǎn)生空隙且被接體不彎曲的粘接劑。本發(fā)明的粘接劑因?yàn)樘砑恿吮戎卦?.0以上9.0以下的填料并將粘接劑整體的比重設(shè)計(jì)在1.4以上4.0以下，所以，自分配器的噴嘴的噴出性優(yōu)良。又，在連接撓性電路板(5)與半導(dǎo)體芯片(11)時(shí)，因?yàn)檎辰觿?12)中不產(chǎn)生空隙且作為被接體的撓性電路板不彎曲，所以可得到可靠性高的電氣裝置(1)。
文檔編號(hào)C09J9/02GK1439685SQ03103899
公開日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2003年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月18日
發(fā)明者山本憲 申請(qǐng)人:索尼化學(xué)株式會(huì)社