(57)【要約】【課題】接続抵抗の増大、接着剤の剥離の発生を抑制し、かつ接着剤の吸湿率を低下させることにより絶縁抵抗の低下を防ぐことを目的とし、低吸湿材料の配合量が最適化された回路接続用接着剤を提供する。【解決手段】相対向する回路間に介在させ、相対向する回路を加熱、加圧により接続する回路接続用接着剤であって、前記回路接続用接着剤は接着剤成分と低吸湿材料を含有し、当該低吸湿材料の含有量が、２０〜６０重量％である回路接続用接着剤。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向する回路間に介在させ、相対向する回路を加熱、加圧により接続する回路接続用接着剤であって、前記回路接続用接着剤は接着剤成分と低吸湿材料を含有し、当該低吸湿材料の含有量が、２０〜６０重量％である回路接続用接着剤。
【請求項２】
ＤＳＣ（示差走査熱量計）による発熱量が、５０〜１５０Ｊ／ｇの範囲である請求項１記載の回路接続用接着剤。
【請求項３】
低吸湿材料が、シリカ微粒子である請求項１または請求項２記載の回路接続用接着剤。
【請求項４】
接着剤成分が、エポキシ樹脂と硬化剤を含む請求項１乃至請求項３いずれかに記載の回路接続用接着剤。
【請求項５】
さらに導電性粒子を０．１〜３０体積％含有する請求項１乃至請求項４いずれかに記載の回路接続用接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板同士またはＩＣチップ等の電子部品と配線基板の接続に用いられる回路接続用接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示したように回路基板同士またはＩＣチップ等の電子部品と回路基板の接続とを電気的に接続する際には、接着剤または導電粒子を分散させた異方導電接着剤が用いられている。すなわち、これらの接着剤を相対向する回路間に介在させ、相対向する回路を加熱、加圧により接続後、加圧方向に導電性を持たせることにより電気的接続をおこなうことができ、従来の接着剤はエポキシ樹脂をベース樹脂とした回路接続用接着剤が提案されている。（例えば、特許文献１参照）エポキシ樹脂をベース樹脂とした従来の接着剤を用いたものは、高温高湿試験、熱衝撃試験等の信頼性試験を行うとＩＣチップと接続基板の熱膨張率差に基づく内部応力によって、接続部において接続抵抗の増大や接着剤の剥離が生じるという問題がある。対策として熱膨張係数を低下させるために、回路接続用接着剤中に無機質充填材として溶融シリカ、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム等の紛体を混入・分散する手法がある（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１６１４７号公報
【特許文献２】特開２００１−３２３２４９号公報
【特許文献３】国際公開第００／０９６２３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、昨今のＩＣチップの小型化に伴いバンプ間スペースが狭くなることによる狭ピッチ品の開発のため、従来の回路接続用接着剤では高温高湿の条件下で高電圧を印加する試験を行うと、絶縁抵抗が低下してしまうという懸念があった。これは、高温時の吸湿により接着剤中の導電性粒子が動きやすくなることが主原因であると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
無機質充填材には低吸湿率のものもあり、これまでは低吸湿率の無機質充填材を用いて熱膨張係数を低下させること及び吸湿率を低下させる２つの目的で接着剤作製時、配合量の最適化はされてはいなかった。本発明は接続抵抗の増大、接着剤の剥離の発生を抑制し、かつ接着剤の吸湿率を低下させることにより絶縁抵抗の低下を防ぐことを目的とし、低吸湿材料の配合量が最適化された回路接続用接着剤を提供する。
【０００６】
すなわち本発明は、以下に関する。
１．相対向する回路間に介在させ、相対向する回路を加熱、加圧により接続する回路接続用接着剤であって、前記回路接続用接着剤は接着剤成分と低吸湿材料を含有し、当該低吸湿材料の含有量が、２０〜６０重量％である回路接続用接着剤。
２．ＤＳＣ（示差走査熱量計）による発熱量が、５０〜１５０Ｊ／ｇの範囲である項１記載の回路接続用接着剤。
３．低吸湿材料が、シリカ微粒子である項１または項２記載の回路接続用接着剤。
４．接着剤成分が、エポキシ樹脂と硬化剤を含む項１乃至項３いずれかに記載の回路接続用接着剤。
５．さらに導電性粒子を０．１〜３０体積％含有する項１乃至項４いずれかに記載の回路接続用接着剤。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の回路接続用接着剤によれば、信頼性試験後において生じる接続抵抗の増大、接着剤の剥離の発生を抑制でき、かつ吸湿率を低下させることで絶縁抵抗の低下を防ぐことがでる。したがって、本発明の回路接続用接着剤はファインピッチ化したＬＣＤパネルとＩＣチップ、ＩＣチップとプリント基板とを接続時の加圧方向にのみ電気的に接続するために好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の回路接続用接着剤中に含有させる低吸湿材料としては、シリコーンゴムやシリカが好ましく使用できる。この中でも特に熱膨張係数を低下させる、弾性率を上げる等の観点からシリカ微粒子が好ましい。また、その平均粒径は接続部での導通不良を防止する目的で、３μｍ以下にするのが好ましい。また、接続時の樹脂の流動性の低下及びチップのパッシベーション膜のダメージを防ぐ目的で球状フィラを用いることが好ましい。配合量は２０〜６０重量％であることが好ましい。２０重量％未満であると高温高湿の条件下で高電圧を印加すると絶縁抵抗が低下してしまう懸念があり、６０重量％を超えると接着剤の排除性低下に基づく導通不良や接着性の低下を招いてしまうためである。
【０００９】
本発明の回路接続用接着剤成分は熱によって硬化する反応性樹脂を含有することが好ましく。反応性樹脂としては、少なくともエポキシ樹脂及び硬化剤からなる樹脂が好ましく用いられる。反応性樹脂としては、エポキシ樹脂とイミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ素ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミンの塩、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤の混合物の他、ラジカル反応性樹脂と有機過酸化物の混合物が用いられる。
【００１０】
本発明の回路接続用接着剤はＤＳＣ（示差走査熱量計）での発熱量が５０〜１５０Ｊ／ｇが好ましく、より好ましくは６０〜１２５Ｊ／ｇである。発熱量は５０Ｊ／ｇを下回ると接着剤の硬化性が不十分であり、接着性及び接続信頼性の低下を引き起こす問題を生じる。また、発熱量が１５０Ｊ／ｇを上回ると接着剤の硬化収縮力及び弾性率の増大によって内部応力が増大し、回路同士を接続した際、回路基板がそり、接続信頼性の低下や電子部品の特性低下を引き起こす問題を生じる。ＤＳＣは測定温度範囲内で発熱、吸熱のない標準資料との温度差をたえず打ち消すように熱量を供給または除去するゼロ方位を測定原理とするものであり、測定装置が市販されているため、それを用いて測定できる。回路用接着剤の反応は発熱反応であり、一定の速度で試料を昇温していくと試料が反応し熱量が発生する。その発熱量をチャートに出力し、ベースラインを基準として発熱曲線とベースラインで囲まれた面積を求め、これを発熱量とする。室温から３００℃程度まで１０℃／分の昇温速度で測定し、上記した発熱量を求める。
【００１１】
本発明において用いられるエポキシ樹脂としては、エピクロルヒドリンとビスフェノールＡやＦ、ＡＤから誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリンとフェノールノボラックやクレゾールノボラックから誘導されるエポキシノボラック樹脂やナフタレン環を含んだ骨格を有するナフタレン系エポキシ樹脂、グリシジルアミン、グリシジルエーテル、ビフェニル、脂環式等の１分子内に２個以上のグリシジル基を有する各種のエポキシ化合物を単独にあるいは２種以上混合して用いることが可能である。これらのエポキシ樹脂は不純物イオン（Ｎａ＋、Ｃｌ−等）や加水分解性塩素等を３００ｐｐｍ以下に低減した高純度品をもちいることがエレクロンマイグレーション防止のために好ましい。
【００１２】
本発明の回路接続用接着剤には、フィルム形成性をより容易にするためにフェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂を配合することもできる。これらのフィルム形成性高分子は反応性樹脂の硬化時の応力緩和に効果がある。特にフェノキシ樹脂はエポキシ樹脂と構造が類似しているためエポキシ樹脂との相溶性、接着性に優れるなどの特長を有するので好ましい。
【００１３】
本発明でのフィルム形成は少なくともエポキシ樹脂、シリコーン微粒子、潜在性硬化剤からなる接着剤組成物を有機溶剤に溶解あるいは分散により液状化して、表面処理を施した基材上に塗布し、硬化剤の活性温度以下で溶剤を除去することにより行われる。この時用いる溶剤は芳香族炭化水素系と含酸素系の混合剤が材料の溶解性を向上させるため好ましい。
【００１４】
本発明の回路接続用接着剤にはＩＣチップのバンプや基板電極間の高さばらつきを吸収して異方導電性を積極的に付与する目的で導電粒子を混入、分散させることもできる。本発明において導電粒子は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕやはんだ等の金属の粒子であり、ポリスチレン等の高分子の球状の核材にＮｉ、Ｃｕ、Ａｕ、はんだ等の導電層を設けたものが好ましい。さらに、導電性の粒子の表面にＳｎ、Ａｕ、はんだ等の表面層を形成することもできる。粒径は基板電極の最小間隔よりも小さいことが必要で、基板電極の高さばらつきがある場合、高さばらつきよりも大きいことが好ましく、１〜１０μｍが好ましい。また、接着剤に分散される導電粒子量は０．１〜３０体積％であり、好ましくは０．２〜１５体積％である。
【実施例】
【００１５】
（実施例１）
（シリカ微粒子を含有する回路接続用接着剤の作製）
非晶シリカ１００重量部を重量比でトルエン／酢酸エチル＝５０／５０の混合溶剤１００重量部に超音波をかけながら分散してシリカ微粒子Ａを得た。固形分重量比としてフェノキシ樹脂２８．２ｇ、エポキシ樹脂１３．９ｇ、マイクロカプセル型潜在性硬化剤１６．１ｇ、シランカップリング剤０．６ｇ、上記で得られたシリカ微粒子Ａを３０重量％となるように配合し、さらに導電粒子を６体積％分散してフィルム塗工溶液を得、ＰＥＴフィルムに塗布し、７０℃、５分間の熱風乾燥により着剤層の厚みが２０μｍのフィルム状回路接続用接着剤を得た。
【００１６】
（実施例２）
（シリカ微粒子を含有する回路接続用接着剤の作製）
実施例１と同様にして固形分重量比としてフェノキシ樹脂２８．２ｇ、エポキシ樹脂１３．９ｇ、マイクロカプセル型潜在性硬化剤１６．１ｇ、シランカップリング剤０．６ｇ、実施例１で作製したシリカ微粒子Ａを５０重量％となるように配合し、さらに導電粒子を６体積％分散してフィルム塗工溶液を得、ＰＥＴフィルムに塗布し、７０℃、５分間の熱風乾燥により着剤層の厚みが２０μｍのフィルム状回路接続用接着剤を得た。
【００１７】
（比較例１）
（シリカ微粒子を含有しない回路接続用接着剤の作製）
フィルム形成材として、フェノキシ樹脂（ビフェニル誘導体のグリシジルエーテル化変性物とビスフェノールフルオレン型骨格及びビスフェノールＡ／ビスフェノールＦ型骨格）を用いた。反応性樹脂としてナフタレン骨格型エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂を用いた。硬化剤としてマイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、マイクロカプセル化されたアミン系硬化剤）を用いた。導電粒子としてポリスチレン系核体の表面に厚み０．２μｍのＮｉ層を設け、このＮｉ層の外側に厚み０．０４μｍのＡｕ層を形成した平均粒径３μｍの導電粒子を作製して用いた。固形分重量比でフェノキシ樹脂２８．２ｇ、エポキシ樹脂１３．９ｇ、マイクロカプセル型潜在性硬化剤１６．１ｇ、シランカップリング剤（グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）０．６ｇとなるように配合し、さらに導電粒子を６体積％分散してフィルム塗工溶液を得た。ついで、この溶液を厚み５０μｍの片面を表面処理したＰＥＴ（ポリスチレンテレフタレート）フィルムに塗布し、７０℃、５分間の熱風乾燥により接着剤層の厚みが２０μｍのフィルム状回路接続用接着剤を得た。
【００１８】
（比較例２）
（シリカ微粒子を含有する回路接続用接着剤の作製）
実施例１と同様にして固形分重量比としてフェノキシ樹脂２８．２ｇ、エポキシ樹脂１３．９ｇ、マイクロカプセル型潜在性硬化剤１６．１ｇ、シランカップリング剤０．６ｇ、実施例１で作製したシリカ微粒子Ａを７０重量％となるように配合し、さらに導電粒子を６体積％分散してフィルム塗工溶液を得、ＰＥＴフィルムに塗布し、７０℃、５分間の熱風乾燥により着剤層の厚みが２０μｍのフィルム状回路接続用接着剤を得た。
【００１９】
（接続抵抗用試験体の作製）
作成したフィルム状回路接続用接着剤４種類を用いて、金バンプ（面積：５０×５０μｍ、バンプ高さ１５μｍ、）付チップ（１．７×１７ｍｍ、厚み５００μｍ）とＩＣチップ電極に対応したＩＴＯ回路電極を有するガラス基板への接続を以下に示すように行った。フィルム状回路接続用接着剤（３×２０ｍｍ）をＩＴＯ処理ガラス基板（電極高さ：０．２μｍ、厚み：０．７ｍｍ）に８０℃、１．０ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）で貼り付けた後、ＰＥＴフィルムを剥離し、ＩＣチップのバンプとＩＴＯガラス基板の位置合わせ（仮接続）を行った。次いで、１９０℃７５ｇ／バンプ、１０秒の条件でチップ上方から過熱、加圧を行い、本接続を行った。
【００２０】
（絶縁抵抗用試験体の作製）
作成したフィルム状回路接続用接着剤４種類を用いて、金バンプ（面積：５０×９０μｍ、スペース１０μｍ）付チップ（１．３×１０．２ｍｍ、厚み５００μｍ）とＩＣチップ電極に対応したＩＴＯ回路電極を有するガラス基板への接続を以下に示すように行った。フィルム状回路接続用接着剤（２．５×１２ｍｍ）をＩＴＯ処理ガラス基板（電極高さ：０．２μｍ、厚み：０．７ｍｍ）に８０℃、１．０ＭＰａ（１０Ｋｇｆ／ｃｍ２）で貼り付けた後、ＰＥＴフィルムを剥離し、ＩＣチップのバンプとＩＴＯガラス基板の位置合わせ（仮接続）を行った。次いで、１８０℃７５ｇ／バンプ、１０秒の条件でチップ上方から過熱、加圧を行い、本接続を行った。
【００２１】
（吸湿率試験体の作製）
作製したフィルム状回路接続用接着剤４種類を各５０ｍｇ程度量り、以下に示すように半硬化、硬化品を作成した。０．５ｃｍ３まで折畳んだ後、ホットプレート上で（条件：１００℃−３０ｍｉｎ、２１０℃−２０ｍｉｎ）硬化処理を行った。
【００２２】
（特性評価方法）
接続抵抗：株式会社アドバンテスト製マルチメータＴＲ６８４８を用いて、隣接回路間の抵抗を１ｍＡの定電流で測定した。
絶縁抵抗：金バンプスペース１０μｍの電極３２個分にＤＣ３０Ｖを連続印加し、楠本化成株式会社製絶縁劣化特性評価システムＳＩＲ１１を用いて測定した。
吸湿率：ザルトリウス株式会社製精密天秤を用いて、試験前の初期重量を基準とし、２００ｈｒ試験した後の重量から吸湿率を算出した。試験条件は４０℃／９０％ＲＨとした。
接続部分の外観観察：金属顕微鏡で、接続部分の浮き（剥離）の有無を確認した。剥離のないものを「○」とし、剥離の程度が軽いものを「△」、剥離の程度が重いものを「×」とした。
信頼性評価：上記接続抵抗測定品に関して、恒温恒湿試験８５℃／８５％ＲＨの条件で１０００ｈｒ試験した。
絶縁性評価：上記絶縁抵抗に関して、８５℃／８５％ＲＨの条件下で２５０ｈｒ試験した。
上記結果を表１に示した。
【００２３】
【表１】
2007277478.tif 000002
【００２４】
比較例１に対し、実施例１、実施例２は接続抵抗、絶縁抵抗、吸水率、外観ともに同等または良好な結果を示した。また、発熱量も６０〜１２５Ｊ／ｇの範囲で良好な結果であった。これに対して、比較例２は吸湿率以外において比較例１よりも劣る結果となった。また、発熱量も４０Ｊ／ｇと範囲外であった。これは、シリカ微粒子の配合量が多すぎたために接続部での接着剤の排除性低下に基づく導通不良や接着性の低下が発生したためと考察する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＩＣチップと回路電極の接続に異方導電接着剤（回路接続用接着剤）を使用した基板の断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：回路接続用接着剤
２：シリカ微粒子
３：ガラス基板
４：ＩＴＯ回路電極
５：導電粒子
６：金バンプ
７：ＩＣチップ
【図１】
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