專利名稱：熱固性粘接材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用于將在對置的一對基板的相對表面上設(shè)置的接線端子彼此連接的熱固性粘接材料。
近年來，以便攜式終端機器等為中心的電子裝置不斷地向著輕、薄、小型化和高性能化的方向發(fā)展，相應(yīng)地，裝置內(nèi)的安裝面積越來越小，基于這種情況，人們將裸裝集成電路(IC)芯片直接倒裝片式安裝在搭載IC用的基板上，或者加工成集成電路芯片尺寸組件(CSP)的形態(tài)進行安裝。
在進行這樣的安裝時，一般使用含有環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂和固化劑作為主劑、必要時配入各向異性導(dǎo)電連接用的導(dǎo)電性粒子的薄膜狀、糊狀或液狀的熱固性粘接材料。
最近，為了提高這類熱固性粘接材料的連接可靠性，人們償試通過配入氧化鋁或二氧化硅等絕緣性無機填料，減小固化后的粘接材料的線膨脹系數(shù)，使之接近于被粘接體(集成電路芯片或配線基板等)的線膨脹系數(shù)。
但是，僅僅配入絕緣性無機填料時，固化后的粘接材料的彈性模量升高，延伸率降低，即韌性參數(shù)低下，連接可靠性反而受到損害。
本發(fā)明的目的是，解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，即，可以在用于將對置的一對基板的相對表面上設(shè)置的接線端子彼此連接的熱固性粘接材料中配入絕緣性無機填料而不使其韌性參數(shù)降低。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整固化后的熱固性粘接材料的彈性模量，使之相對于絕緣性無機填料的配合量(容量％)保持特定的關(guān)系，可以達到上述目的，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供了一種熱固性粘接材料，它是用于將在對置的一對基板的相對表面上設(shè)置的接線端子彼此連接的熱固性粘接材料，其特征在于，在含有熱固性樹脂和絕緣性無機填料的熱固性粘接材料中，絕緣性無機填料的配合量(a(容量％))與熱固性粘接材料的固化后的彈性模量(E(GPa)/30℃)滿足下列關(guān)系式(1)0.042a+0.9＜E＜0.106a+2.5(1)同時，絕緣性無機填料的配合量(a(容量％))與熱固性粘接材料固化后的25℃下的拉伸延伸率(d(％))滿足下列關(guān)系式(2)。
-0.072a+4＜d＜-0.263a+13(2)下面詳細地說明本發(fā)明。
本發(fā)明的熱固性粘接材料，是用于將對置的一對基板(例如裸裝集成電路芯片與其搭載用基板、液晶顯示元件用玻璃基板與驅(qū)動器IC等)各自相對表面上設(shè)置的接線端子彼此連接，其中至少含有一種熱固性樹脂和至少一種絕緣性無機填料。
在本發(fā)明的熱固性粘接材料中，絕緣性無機填料的配合量(a(容量％))與熱固性粘接材料的固化后的彈性模量(E(GPa)/30℃)滿足下列關(guān)系式(1)0.042a+0.9＜E＜0.106a+2.5(1)具體地說，如同標(biāo)繪關(guān)系式(1)的

圖1所示那樣，在本發(fā)明的熱固性粘接材料中，應(yīng)在直線A和直線B所夾的區(qū)域內(nèi)選擇絕緣性無機填料的配合量和熱固性粘接材料的固化后的彈性模量。這是因為，在直線A下方的區(qū)域中，得不到可以保持通過加熱加壓而連接的接線端子彼此的連接狀態(tài)不受外部應(yīng)力破壞的凝集力，不能經(jīng)受可靠性試驗，反之，在直線B上方的區(qū)域，彈性模量過高，將接線端子彼此連接時產(chǎn)生的界面應(yīng)力增大，在可靠性試驗中容易發(fā)生剝離等。
另外，在本發(fā)明中，在滿足關(guān)系式(1)的同時，絕緣性無機填料的配合量(a(容量％))與熱固性粘接材料固化后的25℃下的拉伸延伸率(d(％))滿足下列關(guān)系式(2)。
-0.072a+4＜d＜-0.263a+13(2)具體地說，由標(biāo)繪關(guān)系式(2)的圖1可以看出，在本發(fā)明的熱固性粘接材料中，應(yīng)在由直線C和直線D所夾著的區(qū)域內(nèi)選擇絕緣性無機填料的配合量和熱固性粘接材料固化后的拉伸延伸率。這是因為，在直線C下方的區(qū)域中，在粘接界面處產(chǎn)生的應(yīng)力不能充分分散，在可靠性試驗中將產(chǎn)生問題，反之，在直線D上方的區(qū)域中，延伸率過大，不能抗拒外部應(yīng)力而保持接線端子彼此間的連接狀態(tài)。
在本發(fā)明中，絕緣性無機填料的配合量(a(容量％))過少時，不能充分改善連接可靠性，反之，其配合量過多時，固化前的熱固性粘接材料的粘度過高，操作性大為降低，因此其配合量在5-35％(容量)為宜。所述的配合量(a(容量％))是指熱固性粘接材料的固形分中的配合量。
所述的絕緣性無機填料可以使用以往的熱固性粘接材料中使用的填料，其中，從化學(xué)穩(wěn)定性和成本的角度考慮優(yōu)先選用氧化鋁或二氧化硅。
這類絕緣性無機填料的平均粒徑，根據(jù)需要連接的基板種類以及在基板上設(shè)置的接線端子的形狀等而不同，通常是0.1-20μm，優(yōu)選的是0.3-10μm。另外，如下文中所述，在配入各向異性導(dǎo)電連接用的導(dǎo)電性粒子的場合，必須比導(dǎo)電性粒子還要小。
在本發(fā)明的熱固性粘接材料中使用的熱固性樹脂，可以使用以往的熱固性粘接材料中使用的樹脂，例如環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、不飽和聚酯樹脂等。另外，熱固性樹脂還可以具有丙烯酸酯殘基或甲基丙烯酸酯殘基等光反應(yīng)性官能基。
熱固性粘接材料中的熱固性樹脂的配合量過少時，熱固性粘接材料的粘接力不足，連接可靠性降低，反之，其配合量過多時，絕緣性無機填料的配合量相對減少，連接可靠性同樣會降低，因此其配合量在5-90％(重量)為宜，優(yōu)選的是10-70％(重量)。
本發(fā)明的熱固性粘接材料，最好是還含有與熱固性樹脂反應(yīng)的固化劑，特別是潛在性固化劑，例如咪唑類固化劑、酸酐類固化劑、酰肼類固化劑、雙氰胺類固化劑。
相對于100份(重量)熱固性樹脂來說，熱固性粘接材料中的固化劑配合量為1-50份(重量)，優(yōu)選的是5-30份(重量)。
本發(fā)明的熱固性粘接材料，還可以配合各向異性導(dǎo)電連接用的導(dǎo)電性粒子，形成各向異性導(dǎo)電連接材料。在這種情況下，熱固性粘接材料中可以以0.5-20％(容量)、最好是1-15％(容量)的比例含有導(dǎo)電性粒子。
這樣的各向異性導(dǎo)電連接用的導(dǎo)電性粒子，可以采用在公知的各向異性導(dǎo)電粘結(jié)劑中使用的導(dǎo)電性粒子。例如軟釬料粒子、鎳粒子等金屬粒子，用鍍覆金屬被覆樹脂芯部表面而形成的復(fù)合粒子、在這些粒子表面上形成絕緣性樹脂薄膜而得到的粒子等。
本發(fā)明的熱固性粘接材料，可以通過將熱固性樹脂和絕緣性無機填料以及導(dǎo)電性粒子和固化劑根據(jù)需要在溶劑(甲苯等)中均勻混合而制成?？梢砸砸籂罨蚝隣钪苯邮褂?，也可以制成膜，以熱固性粘接膜的形式使用。
本發(fā)明的熱固性粘接材料，通過將其夾在設(shè)置在對置的一對基板的相對表面上的接線端子之間然后加熱加壓，可以實現(xiàn)良好的導(dǎo)通特性、絕緣特性和連接強度。
下面通過實施例更具體地說明本發(fā)明。
實施例將表1和表2中所示配合組成的樹脂成分與甲苯混合，使固形分達到70％，再混入填料，用三輥混煉機分散，添加固化劑后混合，得到熱固性粘接材料。
將所得到的熱固性粘接材料涂布在剝離PET薄膜上，使之干燥厚度達到40μm，在熱風(fēng)循環(huán)式烘箱中干燥，加工成熱固性粘接薄膜。
使用所得到的熱固性粘接薄膜，按以下所述評價連接可靠性，并測定拉伸延伸率和彈性模量。
連接可靠性在背面上設(shè)置了160個高度20μm的鍍Au突起(高度h1=20μm/150μm間距)的硅集成電路芯片(6.3mm平方/0.4mm厚)與鍍鎳-金的銅配線(厚度(電極高度)h2=12μm)的玻璃環(huán)氧樹脂基板(40mm平方/0.6mm厚)之間，配置除去剝離PET薄膜的各實施例和各比較例的熱固性粘接薄膜，使之對位，使用倒裝片焊接機將兩者連接，得到連接體(連接條件180℃、20秒、100g/突起)。
連接結(jié)束后，將連接體在30℃、70％RH的氣氛中放置186小時，然后使之通過240℃(max)的軟溶爐2次。接著，采用4端子法測定接線部位的電阻。測定后，對接線體進行200小時壓力鍋(PCT)處理(121℃、2.1大氣壓、100％RH)，然后再次測定接線部位的電阻，所得到的結(jié)果示于表3和表4中。
拉伸延伸率和彈性模量使用切刀將未固化的熱固性粘接薄膜切成1cm(寬)×15cm(長)大小，在180℃的熱風(fēng)循環(huán)式烘箱中固化15分鐘，然后除去剝離PET薄膜。之所以不是在固化后用切刀切割，是為了避免產(chǎn)生微裂紋。
用拉伸試驗機(自動記錄AGS-H/電視圖像式伸長計DVE-200、島津制作所)測定所得到的薄膜的拉伸延伸率(測定條件拉伸速度=1mm/分，夾頭間距=10cm，標(biāo)距=5cm，測定溫度=25℃)。另外，根據(jù)用拉伸試驗機測得的應(yīng)力-應(yīng)變曲線上應(yīng)變量在0.05％-0.25％之間部分的斜率計算出彈性模量。所得到的測定結(jié)果和計算結(jié)果示于表3和表4中。表3和表4中還一并示出絕緣性無機填料的配合量(容量％)。
另外，表5中示出實施例和比較例中的相對于絕緣性無機填料的容量％(5.7％、16％、19％、35％)的(1)式的彈性模量E(GPa/30℃)的范圍和(2)式的拉伸延伸率d(％)的范圍。
表1
表1和表2注*1 YP50、東都化成社制造；*2 4032D、大日本化學(xué)工業(yè)社制造；*3 YD128、東都化成社制造；*4(株)ケラレ社制造；*5 SG80、藤倉化成社制造；*6 3941HP、旭化成社制造；*7 SOE2、龍森社制造；*8 ホワイトンSB、白石ヵルシゥム社制造*9 EH20GNR、日本化學(xué)工業(yè)社制造
表2
表3
表4
表5
由表3-表5可以看出，實施例1-6的熱固性粘接材料，絕緣性無機填料的容量％和彈性模量滿足關(guān)系式(1)，同時，絕緣性無機填料的容量％和拉伸延伸率滿足關(guān)系式(2)。因此，初始電阻值和PCT200小時處理后的電阻值基本上都沒有變化，顯示出良好的連接可靠性。
另一方面，比較例1-3和5-6的熱固性粘接材料滿足關(guān)系式(1)但不滿足關(guān)系式(2)，另外，比較例4的熱固性粘接材料，即不滿足關(guān)系式(1)也不滿足關(guān)系式(2)。因此，雖然初始電阻值良好，但PCT200小時處理后的電阻值增大，連接可靠性低劣。
采用本發(fā)明的熱固性粘接材料，可以配合絕緣性無機填料而不使韌性參數(shù)降低，以良好的連接可靠性將在對置的一對基板的各自相對表面上設(shè)置的接線端子彼此連接。
圖1是熱固性粘接材料中的絕緣性無機填料的配合量與彈性模量和拉伸延伸率的關(guān)系圖。
權(quán)利要求
1．熱固性粘接材料，它是用于將在對置的一對基板的相對表面上設(shè)置的接線端子彼此連接的熱固性粘接材料，其特征在于，在含有熱固性樹脂和絕緣性無機填料的熱固性粘接材料中，絕緣性無機填料的配合量(a(容量％)與熱固性粘接材料的固化后的彈性模量(E(GPa)/30℃)滿足下列關(guān)系式(1)0.042a+0.9＜E＜0.106a+2.5(1)同時，絕緣性無機填料的配合量(a(容量％))與熱固性粘接材料固化后的25℃下的拉伸延伸率(d(％))滿足下列關(guān)系式(2)。-0.072a+4＜d＜-0.263a+13(2)
2．權(quán)利要求1所述的熱固性粘接材料，其中，絕緣性無機填料的配合量(a)是5-35％(容量)。
3．權(quán)利要求1或2所述的熱固性粘接材料，其中，絕緣性無機填料是氧化鋁或二氧化硅。
4．權(quán)利要求1-3中任一項所述的熱固性粘接材料，其中，以0.5-20％(容量)的比例含有各向異性導(dǎo)電連接用的導(dǎo)電性粒子。
全文摘要
用于將在對置的一對基板的相對表面上設(shè)置的連接端子彼此連接的熱固性粘接材料,它含有熱固性樹脂和絕緣性無機填料,而且絕緣性無機填料的配合量(a(容量%))與熱固性粘接材料固化后的彈性模量(E(GPa)/30℃)滿足下式(1):0.042a+0.9<E<0.106a+2.5 (1)同時,絕緣性無機填料的配合量(a(容量%))與熱固性粘接材料固化后在25℃下的拉伸延伸率(d(%))滿足下式(2)－0.072a+4<d<－0.263a+13 (2)。
文檔編號H05K3/32GK1303892SQ00137348
公開日2001年7月18日 申請日期2000年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月9日
發(fā)明者武市元秀, 八木秀和 申請人:索尼化學(xué)株式會社