【手続補正書】
【提出日】平成17年3月10日(2005.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  接合材及びその接合物並びに接合方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  樹脂系接着剤に金属又は弾性体でなる球状物質を混合させた
ことを特徴とする接合材。
【請求項２】  前記樹脂はエポキシ系又はポリイミド系の熱硬化性の樹脂である
ことを特徴とする請求項１に記載の接合材。
【請求項３】  前記金属は銀又は銅である
ことを特徴とする請求項１に記載の接合材。
【請求項４】  前記弾性体はゴムである
ことを特徴とする請求項１に記載の接合材。
【請求項５】  前記球状物質の径は２０μｍ以上３０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の接合材。
【請求項６】  第１接合体と第２接合体とが接合材を介して接合された接合物において、
前記接合材中に金属又は弾性体でなる球状物質を一層になるように含ませている
ことを特徴とする接合物。
【請求項７】  前記第１接合体はリードフレームであり、前記第２接合体は半導体チップである
ことを特徴とする請求項６に記載の接合物。
【請求項８】  前記金属は銀又は銅である
ことを特徴とする請求項６に記載の接合物。
【請求項９】  前記弾性体はゴムである
ことを特徴とする請求項６に記載の接合物。
【請求項１０】  前記球状物質の径は２０μｍ以上３０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項６に記載の接合物。
【請求項１１】  樹脂系接着剤に金属又は弾性体からなる球状物質を混合してなる接合材を、第１接合体上に塗布する工程と、
前記第１接合体上に前記接合材を介して第２接合体を配置し、前記接合材中の前記球状物質が前記第１接合体と前記第２接合体とに接触する程度に、当該第２接合体に荷重をかける工程と、
前記接合材を加熱硬化させて、前記第１接合体と前記第２接合体とを接合する工程とを有する
ことを特徴とする接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの材料の接合に用いられる接合材及びその接合物並びに接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接合すべき２つの接合体があり、これらを接合材にて接合する場合、一方の接合体の上に、ディスペンサー方式あるいはスタンピング方式にて接合材を塗布し、この上に他方の接合体を一定の荷重をかけて接合する。これを図２に示す。
【０００３】
ディスペンサー方式では、シリンジ５に収容された樹脂系接着剤の接合材４を、空気圧によってノズル５ａから押し出し、第１接合体３の上に塗布する。そして、その上から、第２接合体２を載置し荷重をかけて接合する。
【０００４】
スタンピング方式では、まず、皿６に接合材４を盛り、皿６を回転させる。次に、へら状のスキージ７を接合材４に押し当て引き伸ばし、接合材４の厚みを一定にする。このときスキージ７の高さ、つまりスキージ７と皿６の底部との間隔を調整することにより、接合材４の厚さを調整し、接合材４に浸漬させたニードル８の先端に付着する接合材４の量を制御する。そして、ニードル８を第１接合体３の上に押しつけて（スタンピング）、その先端に付着している接合材４を転写（塗布）する。そして、その上から、第２接合体２を載置し荷重をかけて接合する。なお、ニードル８は、例えば角柱や円柱形状を呈しており、その太さは、第１接合体３と第２接合体２との接合面積に合わせて、大小が選択される。
【０００５】
また、図２では、第１接合体３及び第２接合体２の大きさは区別して図示していないが、一般的に、ディスペンサー方式は、小さなものの接合（接合面積が小さい場合）に、スタンピング方式は大きなものの接合（接合面積が大きい場合）にというように使い分けられる。また、接合面積が大きい場合には、ディスペンサー方式、スタンピング方式共に、接合材４を多点状に、第１接合体３上に塗布して、これにより均一に塗布することができる。
【０００６】
以上述べた接合方式において、接合材４の経時変化による粘度の変化、更にはディスペンサー方式の場合には空気圧のばらつき、スタンピング方式の場合にはニードル８に付着する接合材４の量のばらつきにより塗布される接合材４の量にばらつきがでてくる。従って、図３に示すように、接合された後の接合材４の厚みを一定に保つことができないという問題があった。これは、第１接合体３の上面を基準として、第２接合体２の下面（又は上面）までの距離を制御しなければならない場合、例えば、接合後の接合物１が、厳しい寸法精度を要求される電子部品や光学部品等である場合には致命的な問題となる。
【０００７】
そこで、特開平５−８９７２１号公報（以下、第２従来例とする。）によれば、接着剤中に、球径を一定の大きさにコントロールされた球状シリカを含有させ、接着剤層の厚さをコントロールすることが示されている。これを図４に示すが、接着剤２１は球状シリカ２３を含み、この接着剤２１を用いて半導体チップ２０とリードフレーム２２を接合した場合には、接着剤２１中に一層に配列されているシリカ２３の球径により、接着剤２１の厚さは一定にコントロールされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
２つのものを接合材を介して接合する場合、通常荷重を加えて接合させるが、接合されるものが薄い場合は、荷重が加わった時割れてしまう可能性がある。特に、半導体チップの場合はシリコンなのでもろく衝撃に弱いため割れやすい。上記第２従来例の接着剤２１中に含まれるシリカ２３は硬いので、半導体チップ２０が薄い場合には、接合時に損傷を与えてしまう可能性がある。
【０００９】
また、半導体等の電子部品では製造工程中に加わる熱や部品自体からの発熱等、熱の影響により部品の信頼性が損なわれる心配がある。第２従来例の接合材に含まれるシリカ（ＳｉＯ2 ）の熱伝導率（温度３７３Ｋにおける）は０．９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり非常に小さく、接合材における熱はけは悪い。
【００１０】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、接合材の量がばらついても、接合後の接合材及び接合材を介して接合された接合物の厚みを一定に保つことができ、且つ熱はけを良くすることができる、又はダメージを与えることなく接合することができる接合材及びその接合物並びに接合方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の接合材は、樹脂系接着剤に金属又は弾性体でなる球状物質を混入させており、これにより、接合後の接合材の厚みを一定に保つことができ、且つ球状物質に金属を用いた場合には熱はけを良くすることができ、又は弾性体を用いた場合にはダメージに弱い接合体でも接合することができる。
【００１２】
そして、本発明の接合材を介して接合された接合物も、その厚さを、接合材の量によらず一定にすることができ、且つ接合材中に含まれる球状物質に金属を用いた場合には熱はけを良くすることができ、又は弾性体を用いた場合にはダメージに弱いものであっても損傷を受けるようなことはない。
【００１３】
また、本発明の接合方法は、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、樹脂系接着剤に金属又は弾性体からなる球状物質を混合してなる接合材を、第１接合体上に塗布する工程を行う。次に、第１接合体上に接合材を介して第２接合体を配置し、接合材中の球状物質が第１接合体と第２接合体とに接触する程度に、第２接合体に荷重をかける工程を行う。その後、接合材を加熱硬化させて、第１接合体と第２接合体とを接合する工程を行う。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態による、接合後の接合物１１を示し、Ａは接合材１４の量が少ない場合、Ｂは接合材１４の量が多い場合を示す。接合材１４は、樹脂系接着剤１６（例えば、エポキシ系又はポリイミド系の熱硬化性樹脂）に、接合後に所望の厚みａとなるように、径をａに揃えられた球状物質１５を混合させてなる。球状物質１５は、例えば、銀や銅等の金属、あるいはゴム等の弾性体でなる。
【００１５】
第１従来例と同様にディスペンサー方式あるいはスタンピング方式で、第１接合体１３上に接合材１４を塗布し、その上から、一層になるように含まれている球状物質１５が、第１接合体１３と第２接合体１２に接触する程度に、第２接合体１２に荷重をかけて、加熱硬化させて接合し、接合物１１となる。
【００１６】
本実施の形態による接合材及びその接合物は以上のように構成され、次にこの作用について説明する。
【００１７】
塗布する接合材１４の量がばらついても、つまり接合材１４の量が多い、少ないにかかわらず、接合後の接合材１４の厚みを一定、つまり、球状物質１５の径ａに保つことができる。更に、球状物質１５を熱伝導率の大きい金属、例えば銀又は銅にすることにより（温度２７３Ｋにおける、銀の熱伝導率は４２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、銅は４０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、上記第２従来例のシリカの０．９Ｗ／（ｍ・Ｋ）よりもはるかに大きい）、熱はけを良くすることができ、特に第２接合体１２が半導体チップで第１接合体１３がリードフレームである場合には、熱はけが良くなることにより半導体チップ１２の信頼性を高めることができる。また、物質の硬さの定義の１つである、モース硬度によれば、ＳｉＯ2 （シリカ）のその値は６〜７であり、銅は３となっている。よって、銅の硬さはＳｉＯ2 の約半分であるので、接合時に半導体チップ１２を傷つけることが少ない。従って、球状物質１５に銅を用いれば熱はけを良くすると共に、半導体チップ１２に与えるダメージも減る。
【００１８】
あるいは、半導体チップ１２が薄く割れやすい場合には、球状物質１５に弾性体（例えばゴム）を用いることで、接合時に加わる荷重によっても、半導体チップ１２はダメージを受けることなく接合される。
【００１９】
また、以上のような半導体チップ１２のダイボンディング（半導体チップ１２のリードフレーム１３への固定）の場合には、球状物質１５の径ａは２０〜３０μｍとして、接合材１４を２０〜３０μｍの厚さにコントロールする。これにより、接合後の接合物（半導体部品）１１のミクロン単位の寸法精度の要求を満たすことができる。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【００２１】
上記実施の形態では、金属として銀と銅を示したが、これらに限らず、熱伝導率の大きいものであれば他の金属でもよい。
【００２２】
また、上記実施の形態では、半導体チップとリードフレームとの接合としたが、これに限ることなく、例えば、半導体チップとパッケージ（プラスチック、金属、セラミック等でなる）との接合、光の方向、位置精度が厳しい光学部品、例えばミラーやプリズム等と基板との接合としてもよい。
【００２３】
また、球状物質１５の球径ａも、接合されるものによって異なり、２０〜３０μｍに限られることはない。
【００２４】
また、上記実施の形態では樹脂系接着剤１６をエポキシ系又はポリイミド系の熱硬化性樹脂としたが、これに限ることなく、アクリル系、シリコーン系等でもよい。また、熱硬化性に限らず常温硬化性の樹脂でもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１による接合材によれば、接合材の量がばらついても接合後の接合材の厚さを一定に保つことができ、且つ接合材中に含まれる球状物質を金属とすることで熱はけを良くすることができる、あるいは、球状物質を弾性体とすることで物理的ダメージに弱い接合体でも損傷を与えることなく接合することができる。
【００２６】
また、本発明の請求項６による接合物によれば、接合材の量がばらついても、接合材を介して接合された接合物の厚さを一定に保つことができ、且つ接合材中に含まれる球状物質を金属とすることで熱はけを良くすることができ、接合物の信頼性を高めることができる、あるいは、球状物質を弾性体とすることで、接合時に、接合物が損傷を受けない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本実施の形態による、第１接合体と第２接合体とが接合材を介して接合された接合物を示し、Ａは接合材の量が少ない場合、Ｂは接合材の量が多い場合を示す図である。
【図２】
第１従来例における接合工程の流れを示す図である。
【図３】
第１従来例における、第１接合体と第２接合体とが接合材を介して接合された接合物を示し、Ａは接合材の量が少ない場合、Ｂは接合材の量が多い場合を示す図である。
【図４】
第２従来例における、半導体チップとリードフレームとが接着剤を介して接合された接合物及び拡大した接着剤層の中を示す図である。
【符号の説明】
１１……接合物、１２……第２接合体、１３……第１接合体、１４……接合材、１５……球状物質、１６……樹脂系接着剤。