(57)【要約】【課題】耐腐食性と接続信頼性に優れた回路の接続構造及び接続方法を提供する。【解決手段】相対峙する回路電極間を、加熱接着性接着剤を介して電気的に接続する回路の接続方法において、少なくともどちらかの回路電極の一方の回路より加熱接着性接着剤がはみ出した構造を有し、加熱接着性接着剤の硬化後のガラス転移温度より低い温度にて、接続後にポストキュアする回路の接続方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対峙する回路電極間を、加熱接着性接着剤を介して電気的に接続する回路の接続方法において、少なくともどちらかの回路電極の一方の回路より加熱接着性接着剤がはみ出した構造を有し、加熱接着性接着剤の硬化後のガラス転移温度より低い温度にて、接続後にポストキュアすることを特徴とする回路の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱接着性接着剤により半導体チップ等の電子部品と回路基板を電気的に接続する回路の接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップ等の電子部品と回路基板との接続構造として、加熱接着性接着剤による接続が用いられている。すなわち、これらの接着剤を相対峙する電極間に配置して、加熱加圧によって電極同士を接続後、加圧方向に導電性を持たせることによって、電気的接続を行うことができる。
上記方式で用いられる接着剤としては、接着剤中に導電粒子を配合し加圧により接着剤の厚み方向に電気的接続を得るもの（例えば特開昭５５−１０４００７号公報）と、導電粒子を用いないで接続時の加圧により電極表面の微細凹凸の直接接触により電気的接続を得るもの（例えば特開昭６０−２６２４３０号公報）がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１１３９１５号公報
【特許文献２】
特開２０００−１５００１５号公報
【特許文献３】
特開２０００−１９５４２３号公報
【特許文献４】
特開２００１−１５６１１４号公報
【特許文献５】
特開２００２−１５８３２７号公報
【特許文献６】
再公表特許ＷＯ００／０２２４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
半導体チップ等の電子部品と回路基板を、加熱接着性接着剤により電気的に接続する際には、塗布装置の精度内において、接着の有効面積を可能な限り広く確保するため、接着剤は接続部の回路よりもはみ出すように塗布されている。この回路よりもはみ出した部分の接着剤は、加熱による接続時の熱源からの距離が遠いため、また熱伝導的にも不利な位置に存在するため、回路内部の接着剤と比較すると、接続後の硬化率が低くなる。したがって、耐湿試験条件下では吸湿しやすく、さらに硬化率が低いことでイオン性物質が接着剤内部を移動しやすくなるために、近傍の電極の腐食反応を促進し、電子部品や回路基板の動作不良を引き起こすことがある。これに対し、接続後に恒温槽やホットプレートにて加熱処理を行うことで、はみ出した部分の硬化率を向上させ、腐食反応を抑制することはできるが、加熱接着性接着剤のガラス転移温度を超えて加熱した場合、加熱接着性接着剤の著しい熱膨張や、接着力の低下を引き起こし、電極接続部の信頼性が低下することがあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、相対峙する回路電極間を、加熱接着性接着剤を介して電気的に接続する回路の接続方法において、少なくともどちらかの回路電極の一方の回路より加熱接着性接着剤がはみ出した構造を有し、加熱接着性接着剤の硬化後のガラス転移温度より低い温度にて、はみ出した部分を含め接続後にポストキュアすることを特徴とする。
加熱接着性接着剤による回路電極間の接続後に、ポストキュアを行う手段として、恒温層、ホットプレート、ホットドライヤー等による加熱処理方法が適用できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例を説明する断面模式図である。加熱接着性接着剤３を介して、回路１と回路２は接着固定されており、回路１上の電極５と回路２上の電極６が電気的に接続されている。回路２上には、回路１よりはみ出した加熱接着性接着剤４が存在する。本発明における回路の接続方法は、加熱接着性接着剤の硬化後のガラス転移温度より低い温度にて、回路１と回路２を接続し、さらに、接続後にポストキュアすることを特徴とする。
接続後にポストキュアを行わない場合、はみ出した部分の接着剤の硬化率が低く、接着剤が吸湿しやすくなり、また硬化率が低いためにイオン性不純物が接着剤中を移動しやすくなり、近傍の電極の腐食反応を促進し、電子部品や回路基板の動作不良を引き起こすことがある。一方、接続後に接着剤のガラス転移温度を超えて加熱処理を行った場合、硬化率が上がるため腐食反応は抑制されるが、加熱接着性接着剤の著しい熱膨張や、接着力の低下を引き起こし、接続信頼性が低下することがある。
本発明において、ポストキュアによるはみ出した部分の硬化率は、６０％以上とすることが腐蝕反応を抑制する上で好ましい。
本発明における加熱接着性接着剤の硬化率は、示差走査熱量計により測定される接着剤中に残存している未反応基に起因する残存発熱量（Ｑｔ）の、接着前の初期発熱量（Ｑ０）に対する変化率（（Ｑ０−Ｑｔ）／Ｑ０×１００［％］）を示したものである。
本発明において用いられる加熱接着性接着剤は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等を主成分とする加熱硬化型の接着剤が広く適用できる。また、半導体チップのバンプや基板電極の高さばらつきを吸収するために、異方導電性を積極的に付与する目的で導電粒子を混入・分散させた異方導電性接着剤を適用することができる。
本発明において、回路電極を有する回路部品としては半導体チップ、抵抗体チップ、コンデンサチップ等のチップ部品、電極付ガラス基板、プリント基板、ポリイミドやポリエステルを基材としたフレキシル配線板等の基板等が用いられる。
【０００７】
本発明の回路の接続方法によれば、接続後に接着剤のガラス転移温度以下の温度でポストキュアを行うことで、回路よりはみだした部分の加熱接着性接着剤の硬化率が上昇し、接着剤の吸湿と接着剤中のイオン性物質の移動が抑制され、近傍の電極の腐食反応を抑制することが可能である。また、加熱温度が接着剤のガラス転移温度以下であるため、熱膨張や接着力の低下による接続信頼性の低下を同時に抑制することが可能である。
【０００８】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに制限されない。
（実施例１）
ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）透明電極の回路（電極幅２５μｍ、電極間スペース２５μｍ、電極厚み１０００Å、電極数１００本）が形成されたガラス基板（幅１ｃｍ、長さ２ｃｍ、厚み０．７ｍｍ）上に、日立化成工業株式会社製異方導電フィルムＡＣ−８５０１Ｙ−２３（エポキシ樹脂系接着剤、ガラス転移温度１３０℃、幅３．０ｍｍ、長さ１ｃｍ）を用いて、テスト用半導体チップ（サイズ１．７ｍｍ×１７ｍｍ、厚み５５０μｍ）を２３０℃、５秒、１ＭＰａの条件で熱圧着し、回路の接続体を得た。このとき、異方導電フィルムの幅３．０ｍｍに対し、半導体チップの幅は１．７ｍｍであり、半導体チップの両側のガラス基板上にそれぞれ０．６５ｍｍの異方導電フィルムのはみ出し部分が存在する構造とした。次に、この接続体をポストキュアとして９０℃の恒温層に２時間投入し、加熱処理を行った。加熱処理後の接続体から、異方導電フィルムのはみ出し部を削り取り、ＤＳＣにより硬化率を測定したところ、７２％であった。次に、防湿材として室温硬化型シリコーン樹脂を塗布し、室温において１２時間放置し硬化させた。続いて、隣接する回路間に１８Ｖの電圧を印加しながら、８０℃、９０％ＲＨの恒温恒湿槽に１２時間放置した。その後、恒温恒湿槽から取り出した接続体を用い、はみ出した異方導電フィルム近傍を光学顕微鏡にて観察し、腐食が発生した電極数を計測した。その結果、腐食が発生した電極は観察されなかった。また、電極接合部の接続抵抗を４端子法により測定したところ、抵抗値の上昇はほとんど観察されず良好な接続信頼性であった。
【０００９】
（実施例２）
実施例１と同様の実験を行った。ただし、ポストキュアとして恒温槽による加熱処理条件を１００℃、２時間とした。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は７９％であり、腐食が発生した電極は観察されなかった。また、電極接続部の抵抗値の上昇も観察されなかった。
【００１０】
（実施例３）
実施例１と同様の実験を行った。ただし、ポストキュアとして恒温槽による加熱処理条件を１２０℃、２時間とした。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は８７％であり、腐食が発生した電極は観察されなかった。また、電極接続部の抵抗値の上昇も観察されなかった。
【００１１】
（実施例４）
実施例１と同様の実験を行った。ただし、室温硬化型シリコーン樹脂の塗布作業及び室温放置によるシリコーン樹脂の硬化作業を、ポストキュアである恒温槽による加熱処理前に行った。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は７３％であり、腐食が発生した電極は観察されなかった。また、電極接続部の抵抗値の上昇も観察されなかった。
【００１２】
（実施例５）
実施例１と同様の実験を行った。ただし、加熱処理は表面温度１２０℃のホットプレート上に接続体を３０秒間放置する方法で行った。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は７１％であり、腐食が発生した電極は観察されなかった。また、電極接続部の抵抗値の上昇も観察されなかった。
【００１３】
（実施例６）
実施例１と同様の実験を行った。ただし、防湿材の種類を日立化成工業株式会社製タッフィＴＦ−１１５９ＥＢに変更した。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は７５％であり、腐食が発生した電極は観察されなかった。また、電極接続部の抵抗値の上昇も観察されなかった。
【００１４】
（実施例７）
実施例１と同様の実験を行った。ただし、回路基板として厚み１２μｍの銅箔にて前記ＩＴＯ回路と同一ハ゜ターンの形成されたポリイミドを基材とするフレキシブル配線板を使用し、また加熱接着性接着剤として日立化成工業株式会社製異方導電フィルムＡＣ−２１２Ｂ−４０（エホ゜キシ樹脂系接着剤、ガラス転移温度１４５℃、幅３．０ｍｍ、長さ１ｃｍ）を使用した。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は７９％であり、腐食が発生した電極は観察されなかった。また、電極接続部の抵抗値の上昇も観察されなかった。
【００１５】
（実施例８）
実施例１と同様の実験を行った。ただし、回路基板として厚み８μｍのアルミニウム電極にて前記ＩＴＯ回路と同一ハ゜ターンの形成されたポリエステルを基材とするフレキシブル配線板を使用し、また加熱接着性接着剤として日立化成工業株式会社製異方導電フィルムＡＣ−２１２Ｂ−４０（幅３．０ｍｍ、長さ１ｃｍ）を使用した。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は７３％であり、腐食が発生した電極は観察されなかった。また、電極接続部の抵抗値の上昇も観察されなかった。
【００１６】
（比較例１）
実施例１と同様の実験を行った。ただし、恒温槽による加熱処理条件を１８０℃、２時間とした。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は９８％であり、腐食が発生した電極は観察されなかったが、２〜３倍の接続抵抗値の上昇が観察された。
【００１７】
（比較例２）
実施例１と同様の実験を行った。ただし、恒温槽による加熱処理は行わなかった。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は２６％であり、４０本の電極に腐食が発生した。電極接続部の抵抗値の上昇は観察されなかった。
【００１８】
（比較例３）
実施例１と同様の実験を行った。ただし、ポストキュアとして加熱処理は表面温度１５０℃のホットプレート上に接続体を３０秒間放置する方法で行った。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は８８％であり、腐食が発生した電極は観察されなかったが、１．５〜２倍の接続抵抗値の上昇が観察された。
【００１９】
（比較例４）
実施例７と同様の実験を行った。ただし、ポストキュアとして恒温槽による加熱処理条件を１８０℃、２時間とした。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は９８％であり、腐食が発生した電極は観察されなかったが、２〜３倍の接続抵抗値の上昇が観察された。
【００２０】
（比較例５）
実施例８と同様の実験を行った。ただし、ポストキュアとして恒温槽による加熱処理条件を１８０℃、２時間とした。はみ出した部分の異方導電フィルムの硬化率は９９％であり、腐食が発生した電極は観察されなかったが、２〜３倍の接続抵抗値の上昇が観察された。
【００２１】
比較例１．３．４．５で示したように、加熱接着性接着剤の硬化後のガラス転移温度より高い温度で、ポストキュアすると接続抵抗値が上昇して好ましくない。一方、比較例２で示したように接続抵抗値は上昇しないが、電極の腐食が発生した。これらに対して、本発明の加熱接着性接着剤の硬化後のガラス転移温度より低い温度でポストキュアする回路の接続方法では、電極接続部の抵抗値の上昇や腐食の発生がなく良好であった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の回路の接続方法によれば、接続後に接着剤のガラス転移温度以下の温度でポストキュアを行うことで、回路よりはみだした部分の加熱接着性接着剤の硬化率が上昇し、接着剤の吸湿と接着剤中のイオン性物質の移動が抑制され、近傍の電極の腐食反応を抑制することが可能である。また、加熱温度が接着剤のガラス転移温度以下であるため、熱膨張や接着力の低下による接続信頼性の低下を同時に抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する断面模式図である。
【符号の説明】
１　回路
２　回路
３　加熱接着性接着剤
４　回路１よりはみ出した加熱接着性接着剤
５　電極
６　電極
【図１】
2004127982.tif 000003