专利名称：连接材料及使用它的安装方法
技术领域：
本发明涉及含有热固型树脂的液状或糊状的连接材料。
作为向裸IC芯片配线电路基板的安装方法，广泛采用使用含热固型树脂和潜在性硬化剂的连接材料的倒装片方式。作为这种安装方法中使用的连接材料，可缩短安装工序的生产时间，而且能使用由设备导入费用比较低的一般的液体材料或糊状材料用分配器，在配线电路基板上涂布的各向异性可导电粘接糊(ACP)和绝缘性粘接糊(NCP)等在常温下为液状或糊状的连接材料。
因此，在向裸IC芯片配线电路基板上安装时，使用液状或糊状连接材料时存在的问题是，由于连接材料中挥发成分的气化、涂布时卷入的空气、基板上所含微量水分的气化等原因，在线路基板和裸IC芯片之间夹持的连接材料层中很容易产生气泡，为了将生成气泡排出体系外，加热加压处理时，连接材料的熔融粘度过低。因此，不能从热固化后的连接材料层中除去气泡，电阻值升高到不能在软溶处理后和老化(ageing)处理后实际应用的程度，或裸IC芯片会产生浮动和脱落，导致导通不良的问题。
作为除去连接材料层中气泡的方法。虽然研究了以二阶段进行加热加压处理的方法，或延迟加热速度等控制加热加压条件的分布方法，但没有达到预期的效果。
本发明针对以上这种老技术问题，其目的是提供一种连接材料，该材料是将裸IC芯片等电子元件向配线电路基板安装时，最好使用的液状或糊状的连接材料，连接后不残存气泡，也不会导致老化后的导通电阻值升高。
本发明者发现含有热固型树脂的液状或糊状连接材料的性能(产生气泡的难易度，耐老化性等)与其表面张力密切相关，根据这一发现，经过认真研究，结果发现，通过将约45mN/m(25℃)的液状或糊状连接材料的表面张力调整到比它更低的规定范围内，即可达到上述目的，并至此完成本发明。
即，本发明提供的连接材料，特征是在含有热固型树脂的连接材料中，表面张力(25℃)为25～40mN/m。
本发明提供的安装方法，特征是将这种连接材料供给到安装裸IC芯片的配线电路基板上，在其上确定裸IC芯片的位置，通过加热加压将裸IC芯片连接在配线电路基板上。
以下详细说明本发明。
本发明的连接材料，其特征是含有热固型树脂，常温下是液状或糊状的连接材料，特别是其表面张力(25℃)调整到25～40mN/m。表面张力超过40mN/m时，连接材料热固化后不能完全去除气泡，老化后的电阻值升高很大，很不理想。当低于25mN/m时，形成热固型树脂成分含有比率过低的结果是，存在不能保证所要粘接强度的危险，所以也不理想。
表面张力的测定可使用市售的表面张力测定装置(如CBVP-A3型自动表面张力计，协和界面科学社制)进行。
本发明连接材料的表面张力(25℃)调整到25～40mN/m的最好方法，例如将表面活性剂配合在糊状连接材料中。也可以通过控制热固型树脂成分的化学结构、分子量、官能基的种类和浓度等，调整表面张力。
作为这种表面活性剂的最好实例，有硅树脂系表面活性剂、氟树脂系表面活性剂。作为硅树脂系表面活性剂的最好实例，有聚醚改性的聚二甲基硅氧烷(例如，BYK-302(ビツクケミ-ジヤパン)、芳烷基改性的聚甲基烷基硅氧烷(例如，BYK-322(ビツクケミ-ジヤパン)等。作为氟树脂系表面活性剂的最好实例，有全氟烷基环氧乙烷加成物(例如，DS-401(ダイキン工业)、含全氟烷基的低聚物(例如，S-393(旭硝子))等。
本发明连接材料中表面活性剂的含量，根据使用表面活性剂的种类等而不同，但含量过少时，得不到所期望的效果，过多时，表面活性剂形成渗色，存在连接可靠性降低的危险。因此，作为表面活性剂，使用硅树脂系表面活性剂或氟树脂系表面活性剂时，相对于连接材料中的树脂成分100重量份，调整比率最好为0.01-5.0重量份，更好为0.01-2.0重量份。
本发明的连接材料，除热固型树脂外，最好含有潜在性硬化剂。
作为热固型树脂的最好实例，有双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、四溴双酚A型环氧树脂等一般的环氧树脂。作为潜在性硬化剂，有封入微胶囊的胺、BF3·胺络合物、胺酰亚胺化合物、二氰基二酰胺、二羧酸二酰肼咪唑系等。
在连接材料中，进而根据需要适当配合公知的硬化促进剂、阻燃剂、填充剂、溶剂等。通过含有公知的各向异性导电连接用导电粒子，也可以将本发明的连接材料用作各向异性导电连接材料。
本发明的连接材料，除了调整表面张力外，其粘度((25℃)最好调整到10000～500000mPa·s。这是因为粘度过低，难以涂布在规定的位置上，反之，粘度过高，又难以进行分散。
本发明的连接材料，最好按照常规方法制造，将热硬型树脂和潜在性硬化剂，进而根据需要配合的其他成分，如表面活性剂进行均匀混合。
本发明的连接材料最好用作将电容器、IC芯片等电子元件安装在配线电路基板上时使用的连接材料。特别是在将裸IC芯片向配线电路基板上安装时最好使用。具体讲，将本发明的连接材料供给到要安装裸IC芯片的配线电路基板上，在其上确定裸IC芯片的位置，通过加热加压将裸IC芯片连接到配线电路基板上。这样连接的在裸IC芯片和配线电路基板之间的连接材料层中不残存气泡，因此，连接后的导通不仅良好，而且老化后，连接电阻不增高，能够保持稳定的连接状态。
以下根据实施例具体说明本发明。
实施例1-11和比较例1-3对于100g由30重量份萘型环氧树脂(HP-4032D、大日本インキ社制)、20重量份缩水甘油基胺(EP630、油化シエルエポキシ社制)、50重量份潜在性硬化剂(HX3741、旭チバ社制)形成的树脂混合物，添加表1中所示表面活性剂，通过均匀混合得到糊状绝缘性连接材料。
用自动表面张力计(CBVP-A3)、协和界面科学社制)测定这些连接材料。得到的结果示于表1。用旋转粘度计测定连接材料的粘度。所得结果示于表1。
对设置在保持80℃加压台上的电路基板(FR5、单层、Ni-Au镀基板、端子间距150μm)，涂布得到的连接材料(涂布厚度40μm)、以倒装片方式将裸IC芯片定位其上(6×6mm□、端子间距150μm、Au接线柱凸缘(stud bump)(φ60μm160个)),200℃，以0.5N/冲击加压加热10秒钟，使两者连接，对以下项目进行试验，所得结果示于表1。
(1)有无气泡利用超声波显微镜(SAT)观察安装了IC芯片的电路基板的热固型树脂中有无气泡。观察到气泡的评价为X，没观察到气泡的评价为○。结果示于表1。
(2)初期导通电阻测定安装在电路基板上的IC芯片的电路电阻，导通正常者评价为O、导通不良者评价为X。结果示于表1。
(3)老化后的导通电阻利用压力锅试验(PCT)(110℃、85％RH、200小时)进行老化，测定老化后的电路电阻，初期电阻几乎没有变化，导通正常者评价为O、电阻值升高，但没达到导通不良者评价为△、产生导通不良者评价为X。结果示于表1。
表1表面活性剂 表面张力有无导通电阻 粘度(25℃)实施例种类 (g)(m.N/m)气泡 初期 老化后 mpa·s1BYK-302*10.01 39.6○○ ○ 35,4002BYK-302 0.136.7○○ ○ 35,6003BYK-302 0.533.2○○ ○ 34,9004BYK-302 1.031.5○○ ○ 34,5005BYK-302 2.030.8○○ ○ 34,1006BYK-302 3.030.5○○ △ 33,8007BYK-302 4.030.4○○ △ 33,2008BYK-302 5.030.1○○ △ 32,4009BYK-322*20.534.5○○ ○ 35,20010 DS-401*30.528.2○○ ○ 34,80011 S-393*40.527.6○○ ○ 35,100比较例1不添加- 44.5× ○ ○ 35,5002BYK-302 0.005 42.0× ○ △ 35,4003BYK-365*50.544.0× ○ △ 34,800表1注*1聚醚改性的聚二甲基硅氧烷(ビツクケミ-ジヤパン)*2芳烷基改性的聚甲基烷基硅氧烷(ビツクケミ-ジヤパン)*3全氟烷基环氧乙烷加成物(ダイキン工业)*4含有全氟烷基的低聚物(旭硝子)
*5丙烯酸系表面活性剂(ビツクケミ-ジヤパン)从表1结果可知，通过配合硅树脂系表面活性剂或氟树脂系表面活性剂，将表面张力(25℃)调整到25～40mN/m的糊状连接材料，连接后没有观察到气泡，因此，老化后的连接可靠性也良好。表面活性剂的添加量(树脂成分)，当考虑实施例1(添加0.01g)和比较例2(添加0.005g；表面张力40mN/m以上；产生气泡)时，对树脂混合物100g最好添加0.01g以上。比较添加2.0g时(实施例5)和添加3.0～5.0g时(实施例6-8)，可知后者在老化后的导通电阻值有升高趋势。
本发明的连接材料可以将裸IC芯片等电子元件连接在配线电路基板上，而不产生气泡。因此，不仅连接后导通良好，而且，老化后连接电阻也不升高，并能保持稳定的连接状态。
权利要求
1．一种连接材料，其特征是在含有热固型树脂的连接材料中，表面张力(25℃)为25～40mN/m。
2．根据权利要求1记载的连接材料，其特征是含有表面活性剂，使表面张力(25℃)为25～40mN/m。
3．根据权利要求2记载的连接材料，其特征是表面活性剂为硅树脂系表面活性剂或氟树脂系表面活性剂。
4．根据权利要求3记载的连接材料，其特征是相对于100重量份连接材料中的树脂成分，所含表面活性剂的比率为0.01-5.0重量份。
5．根据权利要求1-4中任一项记载的连接材料，其特征是还含有潜在性硬化剂。
6．根据权利要求1-5中任一项记载的连接材料，其特征是含有各向异性导电连接用导电粒子。
7．根据权利要求1-6中任一项记载的连接材料，其特征是为液状或糊状。
8．一种安装方法，其特征是将权利要求1-7任一项记载的连接材料，供给到应安装裸IC芯片的配线电路基板上，确定裸IC芯片在其上的位置，通过加热加压使裸IC芯片连接在配线电路基板上。
全文摘要
在用液状或糊状的连接材料,将裸IC芯片等电子元件向配线电路基板安装时,在连接材料中不残留气泡,因此,不会导致老化试验后的电阻升高。例如,通过配合例如硅树脂系表面活性剂或氟树脂系表面活性剂,将含有热固型树脂的连接材料表面张力(25℃)调整为25～40mN/m。
文档编号H01L21/60GK1313371SQ0111164
公开日2001年9月19日 申请日期2001年2月15日 优先权日2000年2月15日
发明者熊仓博之 申请人:索尼化学株式会社