接続構造体の製造方法
【課題】配線基板の電極と半導体チップなどの電気素子のバンプとを、重合開始剤として有機過酸化物を含有する速硬化性の熱硬化性接着剤を介して、ハンダによる金属結合を形成するために加圧ボンダーで加圧して接続して製造する場合に、ハンダが濡れ広がりすぎず、また、配線基板と半導体チップとの間の接着剤を十分に排除でき、良好な接続信頼性を得られる接続構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】配線基板の電極及び／又は電気素子のバンプの少なくとも一部が溶融温度Ｔｓ（℃）のハンダから構成されている当該配線基板の電極と電気素子のバンプとを、重合開始剤として１分間半減期温度Ｔ１（℃）の有機過酸化物とを含有するアクリル系熱硬化性接着剤を介して、圧着温度Ｔ２（℃）で加圧ボンダーで電気素子側から加圧することにより接続して接続構造体を製造する際に、以下の式（１）及び（２）を満足するようにする。
【解決手段】配線基板の電極及び／又は電気素子のバンプの少なくとも一部が溶融温度Ｔｓ（℃）のハンダから構成されている当該配線基板の電極と電気素子のバンプとを、重合開始剤として１分間半減期温度Ｔ１（℃）の有機過酸化物とを含有するアクリル系熱硬化性接着剤を介して、圧着温度Ｔ２（℃）で加圧ボンダーで電気素子側から加圧することにより接続して接続構造体を製造する際に、以下の式（１）及び（２）を満足するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板の電極と電気素子のバンプとを熱硬化性接着剤を介し、加熱しながら加圧ボンダーで加圧することにより接続して接続構造体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板の電極と半導体チップのバンプとを、熱ラジカル重合性の異方性導電接着剤を介して加熱加圧することにより接続構造体を製造することが行われている。この場合、その生産性の向上のために異方性導電接着剤の硬化速度を速めることが常に求められているが、異方性導電接着剤の硬化速度が速すぎると、異方性導電接着剤に含有されている導電粒子の変形が不十分のまま、異方性導電接着剤の流動が停止し、配線基板の電極と半導体チップのバンプとの間の接続信頼性が低下するという問題がある。
【０００３】
この問題を解決する手段として、異方性導電接着剤に配合するラジカル重合開始剤の１分間半減期温度から圧着温度を差し引いた数値が−７０〜−１５℃になるように調整することが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、接続構造体の生産コストの低減のために、高コストの異方性導電接着剤に代えて、比較的安価でしかも速硬化性を示すアクリル系熱硬化性接着剤を使用し、更に接続信頼性の向上のために、配線基板の電極と半導体チップのバンプのいずれかもしくは双方をハンダから構成し、溶融させたハンダで配線基板の電極と半導体チップとの間に金属結合を形成することが試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３９３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、配線基板に半導体チップを、上述したように、重合開始剤として有機過酸化物とを含有する絶縁性のアクリル系熱硬化性接着剤を使用し且つハンダで金属結合を形成して接続しようとした場合、絶縁性の熱硬化性接着剤の硬化速度が遅すぎるとハンダが濡れ広がりすぎてしまい、接続信頼性が不十分となるため、生産性の向上という面からも、絶縁性の熱硬化性接着剤の硬化速度を速めることが常に求められている。他方、硬化速度が速すぎると、配線基板と半導体チップとの間の接着剤を十分に排除できず、接続信頼性が低下するという問題がある。このため、この問題に対し、使用する接着剤が異方性導電接着剤と絶縁性熱硬化性接着剤とで互いに異なるものの、接着剤の硬化速度が速すぎる欠点を解消するという点で共通する特許文献１の技術を適用することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、配線基板の電極と半導体チップのバンプと間に、絶縁性の熱硬化性接着剤を介してハンダによる金属結合を形成する際に特許文献１の技術を適用しても、予想に反し、配線基板と半導体チップとの間の接着剤を十分に排除できず、接続信頼性を向上させることができないという問題があった。この問題は、熱硬化性接着剤が絶縁性である場合に限らず、異方導電性である場合においても、ハンダによる金属結合を形成しようとすると生ずる場合があった。
【０００８】
本発明の目的は、以上の従来の技術の問題点を解決することであり、配線基板の電極と半導体チップなどの電気素子のバンプとを、速硬化性のアクリル系熱硬化性接着剤を介して、ハンダによる金属結合を形成するために加圧ボンダーで加圧して接続して製造する場合に、ハンダが濡れ広がりすぎず、また、配線基板と半導体チップとの間の接着剤を十分に排除でき、良好な接続信頼性を得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、圧着温度と、重合開始剤としての有機過酸化物の１分間半減期温度と、ハンダの溶融粘度との間に、特許文献１とは異なる関係があることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、配線基板の電極及び／又は電気素子のバンプの少なくとも一部が溶融温度Ｔｓ（℃）のハンダから構成されている当該配線基板の電極と電気素子のバンプとを、重合開始剤として１分間半減期温度Ｔ１（℃）の有機過酸化物とを含有するアクリル系熱硬化性接着剤を介して、圧着温度Ｔ２（℃）で加圧ボンダーで電気素子側から加圧することにより接続して接続構造体を製造する方法であって、以下の式（１）及び（２）を満足する製造方法、及びこの製造方法により製造された接続構造体を提供する。
【００１１】
【数１】
【発明の効果】
【００１２】
本発明の製造方法においては、配線基板の電極及び／又は電気素子のバンプの少なくとも一部が溶融温度Ｔｓ（℃）のハンダから構成されている当該配線基板の電極と電気素子のバンプとを、重合開始剤として１分間半減期温度Ｔ１（℃）の有機過酸化物とを含有するアクリル系熱硬化性接着剤を介して、圧着温度Ｔ２（℃）で加圧ボンダーで電気素子側から加圧することにより、上述の式（１）及び（２）を満たすように接続する。このため、ハンダが濡れ広がりすぎず、また、配線基板と半導体チップとの間の接着剤を十分に排除でき、良好な接続信頼性を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の製造方法の説明図である。
【図２】図２は、本発明の製造方法の説明図である。
【図３】図３は、本発明の接続構造体の断面図である。
【図４】図４は、積層型の電気素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、本発明の製造方法においては、図１に示すように、ボンディングステージ１上に配線基板２の電極３と電気素子４のバンプ５との間に、重合開始剤として有機過酸化物とを含有する液状、ペースト状もしくはフィルム状のアクリル系熱硬化性接着剤６を配する。ついで、図２に示すように、加圧ボンダー７で電気素子４側から加圧する。この際、加熱は、加圧ボンダー７自体もしくはボンディングステージ１側から行うことができる。加熱加圧によりアクリル系熱硬化性接着剤６が硬化した後、図３に示す接続構造体１０を得る。
【００１５】
本発明において、配線基板２の電極３及び電気素子４のバンプ５のいずれかもしくは双方がハンダから構成されている。従って、電極３又はバンプ５がハンダから構成されていない場合もあり得る。電極３及び／又はバンプ４がハンダで構成されている場合、全体がハンダで形成されてよいが、その一部、例えば表面だけにハンダ層が形成されていてもよい。なお、電気素子のバンプとしては、Ａｕスタッドバンプ、銅ピラー上にハンダキャップを設けたバンプ、ハンダボール等を例示することができる。
【００１６】
本発明において、ボンディングステージ１、配線基板２、電極３、電気素子４、バンプ５、加圧ボンダー７として、公知のボンディングステージ、配線基板、電極、電気素子、バンプ、加圧ボンダーを適用することができる。例えば、配線基板２としては、ガラス基板、セラミックス基板、ポリイミドフレキシブル基板、ガラスエポキシ基板等が挙げられ、電極３としては、銅、アルミニウム、銀、金等の配線やパッドが挙げられ、これらには必要に応じて電解、無電解ニッケルメッキ、ハンダメッキ、金メッキ等を施すことができる。
【００１７】
電気素子４としては、半導体チップ、光学チップ等を好ましく挙げることができる。バンプ５としてはハンダバンプ、金バンプ、アルミバンプを挙げることができる。これらには必要に応じて電解、無電解ニッケルメッキ、ハンダメッキ、金メッキ等を施すことができる。なお、電気素子４に関し、図４に示すように、貫通電極４１とそれに接続しているフロントバンプ４２とバックバンプ４３とを有する複数の半導体チップ４０を互いに積層して電気素子４００としてもよい。このような場合、半導体チップ４０間に存在するフロントバンプ４２及びバックバンプ４３のいずれか又は双方がハンダで形成されていることが好ましい。
【００１８】
加圧ボンダー７の押圧面は、ステンレススチールなどの金属面であってもよいが、特開平２００５−３２９５２号公報の請求項１に記載の実装方法に適用されている熱圧着ヘッドのように、弾性体であってもよい。弾性体を使用した場合には、配線基板２の電極３へ積層型の半導体チップからなる電気素子４を接続する際に、半導体チップ同士も一括して接続しやすくなるので好ましい。また、同一基板に対して複数の半導体チップを一括した接続させる場合にも、上記弾性体を使用した熱圧着ヘッドを使用することが好ましい
【００１９】
本発明のおいては、ハンダの溶融温度をＴｓ（℃）とし、重合開始剤である有機過酸化物の１分間半減期温度をＴ１（℃）とし、圧着温度をＴ２（℃）としたとき、以下の式（１）及び（２）を満する。
【００２０】
【数２】
【００２１】
式（１）の意義に関し、本発明においては、圧着温度Ｔ２は、ハンダの溶融温度Ｔｓ以上である。これは、圧着温度Ｔ２が、ハンダの溶融温度Ｔｓ未満であるとハンダが溶融しないからである。なお、圧着温度Ｔ２がハンダの溶融温度Ｔｓより高すぎるとハンダが溶融し流動する。従って、圧着温度Ｔ２は、ハンダの溶融温度Ｔｓの好ましくは０〜２０℃高い温度である。
【００２２】
式（２）の意義に関し、本発明においては、重合開始剤である有機過酸化物の１分間半減期温度Ｔ１から圧着温度Ｔ２を減じた数値が、−５〜＋１０℃であることが好ましい。差が−５℃未満であると、樹脂の硬化が速く、端子間の樹脂排除が不十分となり、導通抵抗が上昇し接続信頼性に不具合が生じることとなり、＋１０℃を超えると樹脂の硬化が遅く、ハンダの流動時間が増加し、端子間に十分な量のハンダを配置できず、また、硬化が遅くなることにより圧着時間が長くなり生産性が低下するからである。
【００２３】
本発明に適用する液状、ペースト状もしくはフィルム状のアクリル系熱硬化性接着剤は、膜形成樹脂、速硬化しやすい熱ラジカル重合性のアクリル系モノマー、重合開始剤として加熱によりラジカルを発生する有機過酸化物、無機フィラー類、その他の成分とを含有する。なお、アクリル系熱硬化性接着剤は、絶縁性であっても、異方導電性であってもよい。
【００２４】
膜形成樹脂としては、本発明の製造方法で製造される接続構造体の使用目的に応じて適宜選択することができ、例えばフェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられ、これらの１種又は２種以上を併用することができる。これらの中でも、製膜性、加工性、接続信頼性の点から、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンより合成されるようなフェノキシ樹脂を好ましく使用することができ、市販品を使用することもできる。
【００２５】
アクリル系モノマーとしては、単官能（メタ）アクリレート（ここで、（メタ）アクリレートにはアクリレートとメタクリレートとが包含される）、二官能以上の多官能（メタ）アクリレートを使用することができる。本発明においては、接着剤を熱硬化性とするために、アクリル系モノマーの少なくとも一部に多官能（メタ）アクリレートを使用することが好ましい。
【００２６】
単官能（メタ）アクリレート（ここで、（メタ）アクリレートにはアクリレートとメタクリレートとが包含される）としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−メチルブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ペンチル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘプチル（メタ）アクリレート、２−メチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−ブチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソペンチル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシ（メタ）アクリレート、ｎ−ノニル（メタ）アクリレート、ｎ−デシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ヘキサデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート等が挙げられる。二官能（メタ）アクリレートとしては、ビスフェノールＦ―ＥＯ変性ジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ―ＥＯ変性ジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタジエン（メタ）アクリレート等が挙げられる。三官能（メタ）アクリレートとしては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンＰＯ変性（メタ）アクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。四官能以上の（メタ）アクリレートとしては、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート等が挙げられる。その他に、多官能ウレタン（メタ）アクリレートも使用することができる。具体的には、Ｍ１１００、Ｍ１２００、Ｍ１２１０、Ｍ１６００（以上、東亜合成（株））、ＡＨ−６００、ＡＴ−６００（以上、共栄社化学（株））等が挙げられる。
【００２７】
有機過酸化物としては、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド等が挙げられる。具体的には、ジイソブチリル（１分間半減期温度 ８５．１℃）、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート（１分間半減期温度 １２４．３℃）、ジラウロイルパーオキサイド（１分間半減期温度 １１６．４℃）、ジ（３，５，５−トリメチルヘキサイノイル）パーオキサイド（１分間半減期温度 １１２．６℃）、ｔ−ブチルパーオキシピバレート（１分間半減期温度 １１０．３℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート（１分間半減期温度 １０９．１℃）、ｔ−ブチルパーオキシネオヘプタノエート（１分間半減期温度 １０４．６℃）、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート（１分間半減期温度 １０３．５℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシネオデカノエート（１分間半減期温度 １００．９℃）、ジ（２−エチルヘキシル）パーオキシジカーボネート（１分間半減期温度 ９０．６℃）、ジ（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート（１分間半減期温度 ９２．１℃）、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート（１分間半減期温度 ９２．１℃）、ジ−ｓｅｃ−ブチルパーオキシジカーボネート（１分間半減期温度 ８５．１℃）、ジ−ｎ−プロピルパーオキシジカーボネート（１分間半減期温度 ８５．１℃）、クミルパーオキシネオデカノエート（１分間半減期温度 ８５．１℃）、ジ（４−メチルベンゾイル）パーオキサイド（１分間半減期温度 １２８．２℃）、ジ（３−メチルベンゾイル）パーオキサイド（１分間半減期温度 １３１．１℃）、ジベンゾイルパーオキサイド（１分間半減期温度 １３０．０℃）、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン（１分間半減期温度 １４２．１℃）、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン（１分間半減期温度 １４９．２℃）、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（１分間半減期温度 １５３．８℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート（１分間半減期温度 １６０．３℃）、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（１分間半減期温度 １６６．８℃）、メチルエチルケトンパーオキサイド（１分間半減期温度 １７１℃）、シクロヘキサノンパーオキサイド（１分間半減期温度 １７４℃）、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、ｔ−ブチルヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２６１℃）、ｔ−アミルヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２５８℃）、ｔ−ヘキシルヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２５１℃）、ｔ−オクチルヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２４７℃）、２，５−ジメチル−２，５−ジヒドロパーオキシヘキサン（１分間半減期温度 ２４８℃）、クメンヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２５４℃）、ジイソプロピルベンゼンモノヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２３２．５℃）、ジイソプロピルベンゼンジヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２５３℃）、パラメンタンヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 １９９．５℃）等を挙げることができる。これらは、２種以上を併用することができる。また、フェニル環を有するこれらの高温分解過酸化物を使用することにより、異方性導電フィルムの凝集力を向上させることができるので接着強度を更に向上させることができる。
【００２８】
本発明で使用するアクリル系熱硬化性接着剤におけるアクリル系モノマーの配合量は、少なすぎると硬化後の膜の弾性率など、熱機械特性が不十分となる傾向があるので、アクリル系熱硬化性接着剤１００質量中に、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは３０質量部以上である。
【００２９】
また、本発明で使用するアクリル系熱硬化性接着剤における有機過酸化物の配合量は、少なすぎると硬化が不十分となる傾向があり、多すぎると重合度が低くなりフィルム特性が悪化する傾向があるので、アクリル系モノマー１００質量部に対し、好ましくは１〜４０質量部、より好ましくは２〜２０質量部である。
【００３０】
無機フィラーとしては、球状、針状、不定形等の種々の形状の金属酸化物、金属窒化物、金属水酸化物、金属炭酸化物等の粉末を例示することができ、具体的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ粉末、結晶性シリカ、非結晶性シリカ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ホウ酸アルミニウム等を挙げることができる。中でも、非結晶性シリカを好ましく使用することができる。これらの無機フィラーの粒径は、小さすぎるとバインダーの増粘を引き起こし良好な塗布ができなくなり、大きすぎるとフィラーアタックの原因となるので、好ましくは０．００５〜１５μｍ、より好ましくは０．０１〜１μｍである。
【００３１】
本発明で使用するアクリル系熱硬化性接着剤には、本発明の効果を損なわない範囲で、このような熱硬化性接着剤に従来より添加されている各種添加剤、例えば、シランカップリング剤、顔料、酸化防止剤、希釈剤、溶剤、帯電防止剤等を配合することができる。
【００３２】
本発明で使用するアクリル系熱硬化性接着剤は、膜形成樹脂、アクリル系モノマー、有機過酸化物及び必要に応じて配合される添加剤とともに、均一に混合することにより調製することができる。フィルム形状とする場合には、剥離処理したＰＥＴフィルム上に塗布した後、オーブン中で完全硬化しない程度に加熱することにより作成することができる。
【００３３】
以上説明した本発明の製造方法により製造した図３の接続構造体は、ハンダが濡れ広がりすぎておらず、また、配線基板と半導体チップとの間の接着剤が十分に排除されており、良好な接続信頼性を示すものである。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【００３５】
実施例１〜４、比較例１〜４
成膜成分としてフェノキシ樹脂（ＹＰ５０、東都化成（株））３０質量部に、アクリル系モノマーとしてジシクロペンタクジエンジアクリレート６５質量部と、溶剤として７０質量部と、更に、表１の有機過酸化物５質量部とを添加して均一に混合した。得られた混合物をバーコーターでセパレーレータポリエチレンテレフタレートフィルムに３５μｍの乾燥厚となるように塗布し、オーブン中で８０℃で５分間加熱乾燥し、アクリル系熱硬化性接着剤フィルムを作成した。
【００３６】
得られたアクリル系熱硬化性接着剤フィルムを、ペリフェラル配置の金スタッドバンプ（バンプピッチ：８５μｍ、バンプ数２７２）が設けられた試験用ＩＣチップ（６．３ｍｍ×６．３ｍｍ×０．２厚）と、２０μｍ厚のハンダ表面層が形成された電極パッド（Ａｕ／ＮｉメッキＣｕベース）を有するガラスエポキシ基板（６７９Ｆ、日立化成工業（株）：３８ｍｍ×３８ｍｍ×０．６ｍｍ厚）との間に挟持させ、弾性体を備えた加圧ボンダー（ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス（株））で、表１の圧着温度下、０．４Ｎ／バンプの圧力という条件で異方性導電接続を行い、接続構造体を得た。
【００３７】
得られた接続構造体について、ＩＣチップと配線基板との間の「樹脂排除」の程度、ＩＣチップと配線基板の端子間の「ハンダ量」、及び「導通抵抗」を以下に説明するように評価した。得られた結果を表１に示す。
【００３８】
＜樹脂排除＞
ＩＣチップと配線基板との間から樹脂が排除されたか否か、光学顕微鏡を用いた断面観察により、以下の基準により評価した。
【００３９】
Ａ： 樹脂の噛み込みが観られず、端子同士が接触している場合
Ｂ： 端子間の一部に樹脂の噛み込みが観察される場合
Ｃ： 端子間に樹脂の噛み込みが観察される場合
【００４０】
＜ハンダ量＞
ＩＣチップと配線基板の端子間のハンダ量は、光学顕微鏡を用いた断面観察により、以下の基準により評価した。
【００４１】
Ａ： 初期のハンダ高さの２０％以上が残存している場合
Ｂ： 初期のハンダ高さの２０％未満が残存している場合
Ｃ： 部分的にハンダが消失している場合
【００４２】
＜導通抵抗＞
ＩＣチップと配線基板との間の導通抵抗は、４端子法により測定し、測定した抵抗値を以下の基準により評価した。
【００４３】
Ａ： １Ω未満
Ｂ： １Ω以上
Ｃ： オープン
【００４４】
実施例５
実施例１で使用したＩＣチップの金スタッドバンプに代えて、３３μｍ径で高さ２０μｍの銅ピラー上に、１５μｍ厚のハンダキャップ（Ｓｎ２．５Ａｇ）を設けたバンプを使用したＩＣチップを使用し、また、実施例１で使用したガラスエポキシ基板のバンプに代えて、パッドにハンダを積層しないガラスエポキシ基板を使用し、それ以外は実施例１と同様に異方性導電接続を行い接続構造体を得た。得られた接続構造体について、実施例１と同様に評価した。得られた結果を表１に示す。
【００４５】
実施例６
ガラスエポキシ基板として実施例１で使用したガラスエポキシ基板を使用すること以外は、実施例５と同様に異方性導電接続を行い接続構造体を得た。得られた接続構造体について、実施例１と同様に評価した。得られた結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１から、実施例１〜６の接続構造体は、式（１）及び（２）を満足しているので、「樹脂排除」、「ハンダ量」及び「導通抵抗」についてはいずれも「Ａ」評価であった。また、ＩＣチップに銅ピラー＋ソルダーキャップが形成されている実施例５の接続構造体の場合、配線基板の電極表面にハンダ層が形成されている実施例１〜４の接続構造体と同等であった。更に、配線基板電極表面にハンダ層が形成され且つＩＣチップにハンダスタッドバンプが形成されている実施例６の接続構造体の場合、実施例１〜５の接続構造体と同等であった。
【００４８】
それに対し、式（２）の上限を超えていた比較例１、３の接続構造体は、「樹脂排除」については好ましいものの、「ハンダ量」と「導通抵抗」については「Ｂ」評価であった。また、式（２）の下限未満であった比較例２、４の接続構造体は、「ハンダ量」は好ましいものの、「樹脂排除」と「導通抵抗」については、「Ｂ」又は「Ｃ」評価であった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の接続構造体の製造方法によれば、配線基板の電極と電気素子のバンプとを、重合開始剤として有機過酸化物を含有する熱硬化性接着剤を介して、加圧ボンダーで電気素子側から加圧して、ハンダが濡れ広がりすぎず、また、配線基板と半導体チップとの間の接着剤を十分に排除し、良好な接続信頼性を実現しつつ接続できる。従って、半導体装置などの接続構造体の製造に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１ ボンディングステージ
２ 配線基板
３ 電極
４ 電気素子
５ バンプ
６ 熱硬化性接着剤
７ 加圧ボンダー
１０ 接続構造体
４０ 半導体チップ
４１ 貫通電極
４２ フロントバンプ
４３ バックバンプ
４００ 積層型の電気素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板の電極と電気素子のバンプとを熱硬化性接着剤を介し、加熱しながら加圧ボンダーで加圧することにより接続して接続構造体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板の電極と半導体チップのバンプとを、熱ラジカル重合性の異方性導電接着剤を介して加熱加圧することにより接続構造体を製造することが行われている。この場合、その生産性の向上のために異方性導電接着剤の硬化速度を速めることが常に求められているが、異方性導電接着剤の硬化速度が速すぎると、異方性導電接着剤に含有されている導電粒子の変形が不十分のまま、異方性導電接着剤の流動が停止し、配線基板の電極と半導体チップのバンプとの間の接続信頼性が低下するという問題がある。
【０００３】
この問題を解決する手段として、異方性導電接着剤に配合するラジカル重合開始剤の１分間半減期温度から圧着温度を差し引いた数値が−７０〜−１５℃になるように調整することが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、接続構造体の生産コストの低減のために、高コストの異方性導電接着剤に代えて、比較的安価でしかも速硬化性を示すアクリル系熱硬化性接着剤を使用し、更に接続信頼性の向上のために、配線基板の電極と半導体チップのバンプのいずれかもしくは双方をハンダから構成し、溶融させたハンダで配線基板の電極と半導体チップとの間に金属結合を形成することが試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３９３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、配線基板に半導体チップを、上述したように、重合開始剤として有機過酸化物とを含有する絶縁性のアクリル系熱硬化性接着剤を使用し且つハンダで金属結合を形成して接続しようとした場合、絶縁性の熱硬化性接着剤の硬化速度が遅すぎるとハンダが濡れ広がりすぎてしまい、接続信頼性が不十分となるため、生産性の向上という面からも、絶縁性の熱硬化性接着剤の硬化速度を速めることが常に求められている。他方、硬化速度が速すぎると、配線基板と半導体チップとの間の接着剤を十分に排除できず、接続信頼性が低下するという問題がある。このため、この問題に対し、使用する接着剤が異方性導電接着剤と絶縁性熱硬化性接着剤とで互いに異なるものの、接着剤の硬化速度が速すぎる欠点を解消するという点で共通する特許文献１の技術を適用することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、配線基板の電極と半導体チップのバンプと間に、絶縁性の熱硬化性接着剤を介してハンダによる金属結合を形成する際に特許文献１の技術を適用しても、予想に反し、配線基板と半導体チップとの間の接着剤を十分に排除できず、接続信頼性を向上させることができないという問題があった。この問題は、熱硬化性接着剤が絶縁性である場合に限らず、異方導電性である場合においても、ハンダによる金属結合を形成しようとすると生ずる場合があった。
【０００８】
本発明の目的は、以上の従来の技術の問題点を解決することであり、配線基板の電極と半導体チップなどの電気素子のバンプとを、速硬化性のアクリル系熱硬化性接着剤を介して、ハンダによる金属結合を形成するために加圧ボンダーで加圧して接続して製造する場合に、ハンダが濡れ広がりすぎず、また、配線基板と半導体チップとの間の接着剤を十分に排除でき、良好な接続信頼性を得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、圧着温度と、重合開始剤としての有機過酸化物の１分間半減期温度と、ハンダの溶融粘度との間に、特許文献１とは異なる関係があることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、配線基板の電極及び／又は電気素子のバンプの少なくとも一部が溶融温度Ｔｓ（℃）のハンダから構成されている当該配線基板の電極と電気素子のバンプとを、重合開始剤として１分間半減期温度Ｔ１（℃）の有機過酸化物とを含有するアクリル系熱硬化性接着剤を介して、圧着温度Ｔ２（℃）で加圧ボンダーで電気素子側から加圧することにより接続して接続構造体を製造する方法であって、以下の式（１）及び（２）を満足する製造方法、及びこの製造方法により製造された接続構造体を提供する。
【００１１】
【数１】
【発明の効果】
【００１２】
本発明の製造方法においては、配線基板の電極及び／又は電気素子のバンプの少なくとも一部が溶融温度Ｔｓ（℃）のハンダから構成されている当該配線基板の電極と電気素子のバンプとを、重合開始剤として１分間半減期温度Ｔ１（℃）の有機過酸化物とを含有するアクリル系熱硬化性接着剤を介して、圧着温度Ｔ２（℃）で加圧ボンダーで電気素子側から加圧することにより、上述の式（１）及び（２）を満たすように接続する。このため、ハンダが濡れ広がりすぎず、また、配線基板と半導体チップとの間の接着剤を十分に排除でき、良好な接続信頼性を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の製造方法の説明図である。
【図２】図２は、本発明の製造方法の説明図である。
【図３】図３は、本発明の接続構造体の断面図である。
【図４】図４は、積層型の電気素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、本発明の製造方法においては、図１に示すように、ボンディングステージ１上に配線基板２の電極３と電気素子４のバンプ５との間に、重合開始剤として有機過酸化物とを含有する液状、ペースト状もしくはフィルム状のアクリル系熱硬化性接着剤６を配する。ついで、図２に示すように、加圧ボンダー７で電気素子４側から加圧する。この際、加熱は、加圧ボンダー７自体もしくはボンディングステージ１側から行うことができる。加熱加圧によりアクリル系熱硬化性接着剤６が硬化した後、図３に示す接続構造体１０を得る。
【００１５】
本発明において、配線基板２の電極３及び電気素子４のバンプ５のいずれかもしくは双方がハンダから構成されている。従って、電極３又はバンプ５がハンダから構成されていない場合もあり得る。電極３及び／又はバンプ４がハンダで構成されている場合、全体がハンダで形成されてよいが、その一部、例えば表面だけにハンダ層が形成されていてもよい。なお、電気素子のバンプとしては、Ａｕスタッドバンプ、銅ピラー上にハンダキャップを設けたバンプ、ハンダボール等を例示することができる。
【００１６】
本発明において、ボンディングステージ１、配線基板２、電極３、電気素子４、バンプ５、加圧ボンダー７として、公知のボンディングステージ、配線基板、電極、電気素子、バンプ、加圧ボンダーを適用することができる。例えば、配線基板２としては、ガラス基板、セラミックス基板、ポリイミドフレキシブル基板、ガラスエポキシ基板等が挙げられ、電極３としては、銅、アルミニウム、銀、金等の配線やパッドが挙げられ、これらには必要に応じて電解、無電解ニッケルメッキ、ハンダメッキ、金メッキ等を施すことができる。
【００１７】
電気素子４としては、半導体チップ、光学チップ等を好ましく挙げることができる。バンプ５としてはハンダバンプ、金バンプ、アルミバンプを挙げることができる。これらには必要に応じて電解、無電解ニッケルメッキ、ハンダメッキ、金メッキ等を施すことができる。なお、電気素子４に関し、図４に示すように、貫通電極４１とそれに接続しているフロントバンプ４２とバックバンプ４３とを有する複数の半導体チップ４０を互いに積層して電気素子４００としてもよい。このような場合、半導体チップ４０間に存在するフロントバンプ４２及びバックバンプ４３のいずれか又は双方がハンダで形成されていることが好ましい。
【００１８】
加圧ボンダー７の押圧面は、ステンレススチールなどの金属面であってもよいが、特開平２００５−３２９５２号公報の請求項１に記載の実装方法に適用されている熱圧着ヘッドのように、弾性体であってもよい。弾性体を使用した場合には、配線基板２の電極３へ積層型の半導体チップからなる電気素子４を接続する際に、半導体チップ同士も一括して接続しやすくなるので好ましい。また、同一基板に対して複数の半導体チップを一括した接続させる場合にも、上記弾性体を使用した熱圧着ヘッドを使用することが好ましい
【００１９】
本発明のおいては、ハンダの溶融温度をＴｓ（℃）とし、重合開始剤である有機過酸化物の１分間半減期温度をＴ１（℃）とし、圧着温度をＴ２（℃）としたとき、以下の式（１）及び（２）を満する。
【００２０】
【数２】
【００２１】
式（１）の意義に関し、本発明においては、圧着温度Ｔ２は、ハンダの溶融温度Ｔｓ以上である。これは、圧着温度Ｔ２が、ハンダの溶融温度Ｔｓ未満であるとハンダが溶融しないからである。なお、圧着温度Ｔ２がハンダの溶融温度Ｔｓより高すぎるとハンダが溶融し流動する。従って、圧着温度Ｔ２は、ハンダの溶融温度Ｔｓの好ましくは０〜２０℃高い温度である。
【００２２】
式（２）の意義に関し、本発明においては、重合開始剤である有機過酸化物の１分間半減期温度Ｔ１から圧着温度Ｔ２を減じた数値が、−５〜＋１０℃であることが好ましい。差が−５℃未満であると、樹脂の硬化が速く、端子間の樹脂排除が不十分となり、導通抵抗が上昇し接続信頼性に不具合が生じることとなり、＋１０℃を超えると樹脂の硬化が遅く、ハンダの流動時間が増加し、端子間に十分な量のハンダを配置できず、また、硬化が遅くなることにより圧着時間が長くなり生産性が低下するからである。
【００２３】
本発明に適用する液状、ペースト状もしくはフィルム状のアクリル系熱硬化性接着剤は、膜形成樹脂、速硬化しやすい熱ラジカル重合性のアクリル系モノマー、重合開始剤として加熱によりラジカルを発生する有機過酸化物、無機フィラー類、その他の成分とを含有する。なお、アクリル系熱硬化性接着剤は、絶縁性であっても、異方導電性であってもよい。
【００２４】
膜形成樹脂としては、本発明の製造方法で製造される接続構造体の使用目的に応じて適宜選択することができ、例えばフェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられ、これらの１種又は２種以上を併用することができる。これらの中でも、製膜性、加工性、接続信頼性の点から、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンより合成されるようなフェノキシ樹脂を好ましく使用することができ、市販品を使用することもできる。
【００２５】
アクリル系モノマーとしては、単官能（メタ）アクリレート（ここで、（メタ）アクリレートにはアクリレートとメタクリレートとが包含される）、二官能以上の多官能（メタ）アクリレートを使用することができる。本発明においては、接着剤を熱硬化性とするために、アクリル系モノマーの少なくとも一部に多官能（メタ）アクリレートを使用することが好ましい。
【００２６】
単官能（メタ）アクリレート（ここで、（メタ）アクリレートにはアクリレートとメタクリレートとが包含される）としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−メチルブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ペンチル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘプチル（メタ）アクリレート、２−メチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−ブチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソペンチル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシ（メタ）アクリレート、ｎ−ノニル（メタ）アクリレート、ｎ−デシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ヘキサデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート等が挙げられる。二官能（メタ）アクリレートとしては、ビスフェノールＦ―ＥＯ変性ジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ―ＥＯ変性ジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタジエン（メタ）アクリレート等が挙げられる。三官能（メタ）アクリレートとしては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンＰＯ変性（メタ）アクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。四官能以上の（メタ）アクリレートとしては、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート等が挙げられる。その他に、多官能ウレタン（メタ）アクリレートも使用することができる。具体的には、Ｍ１１００、Ｍ１２００、Ｍ１２１０、Ｍ１６００（以上、東亜合成（株））、ＡＨ−６００、ＡＴ−６００（以上、共栄社化学（株））等が挙げられる。
【００２７】
有機過酸化物としては、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド等が挙げられる。具体的には、ジイソブチリル（１分間半減期温度 ８５．１℃）、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート（１分間半減期温度 １２４．３℃）、ジラウロイルパーオキサイド（１分間半減期温度 １１６．４℃）、ジ（３，５，５−トリメチルヘキサイノイル）パーオキサイド（１分間半減期温度 １１２．６℃）、ｔ−ブチルパーオキシピバレート（１分間半減期温度 １１０．３℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート（１分間半減期温度 １０９．１℃）、ｔ−ブチルパーオキシネオヘプタノエート（１分間半減期温度 １０４．６℃）、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート（１分間半減期温度 １０３．５℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシネオデカノエート（１分間半減期温度 １００．９℃）、ジ（２−エチルヘキシル）パーオキシジカーボネート（１分間半減期温度 ９０．６℃）、ジ（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート（１分間半減期温度 ９２．１℃）、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート（１分間半減期温度 ９２．１℃）、ジ−ｓｅｃ−ブチルパーオキシジカーボネート（１分間半減期温度 ８５．１℃）、ジ−ｎ−プロピルパーオキシジカーボネート（１分間半減期温度 ８５．１℃）、クミルパーオキシネオデカノエート（１分間半減期温度 ８５．１℃）、ジ（４−メチルベンゾイル）パーオキサイド（１分間半減期温度 １２８．２℃）、ジ（３−メチルベンゾイル）パーオキサイド（１分間半減期温度 １３１．１℃）、ジベンゾイルパーオキサイド（１分間半減期温度 １３０．０℃）、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン（１分間半減期温度 １４２．１℃）、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン（１分間半減期温度 １４９．２℃）、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（１分間半減期温度 １５３．８℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート（１分間半減期温度 １６０．３℃）、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（１分間半減期温度 １６６．８℃）、メチルエチルケトンパーオキサイド（１分間半減期温度 １７１℃）、シクロヘキサノンパーオキサイド（１分間半減期温度 １７４℃）、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、ｔ−ブチルヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２６１℃）、ｔ−アミルヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２５８℃）、ｔ−ヘキシルヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２５１℃）、ｔ−オクチルヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２４７℃）、２，５−ジメチル−２，５−ジヒドロパーオキシヘキサン（１分間半減期温度 ２４８℃）、クメンヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２５４℃）、ジイソプロピルベンゼンモノヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２３２．５℃）、ジイソプロピルベンゼンジヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 ２５３℃）、パラメンタンヒドロパーオキサイド（１分間半減期温度 １９９．５℃）等を挙げることができる。これらは、２種以上を併用することができる。また、フェニル環を有するこれらの高温分解過酸化物を使用することにより、異方性導電フィルムの凝集力を向上させることができるので接着強度を更に向上させることができる。
【００２８】
本発明で使用するアクリル系熱硬化性接着剤におけるアクリル系モノマーの配合量は、少なすぎると硬化後の膜の弾性率など、熱機械特性が不十分となる傾向があるので、アクリル系熱硬化性接着剤１００質量中に、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは３０質量部以上である。
【００２９】
また、本発明で使用するアクリル系熱硬化性接着剤における有機過酸化物の配合量は、少なすぎると硬化が不十分となる傾向があり、多すぎると重合度が低くなりフィルム特性が悪化する傾向があるので、アクリル系モノマー１００質量部に対し、好ましくは１〜４０質量部、より好ましくは２〜２０質量部である。
【００３０】
無機フィラーとしては、球状、針状、不定形等の種々の形状の金属酸化物、金属窒化物、金属水酸化物、金属炭酸化物等の粉末を例示することができ、具体的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ粉末、結晶性シリカ、非結晶性シリカ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ホウ酸アルミニウム等を挙げることができる。中でも、非結晶性シリカを好ましく使用することができる。これらの無機フィラーの粒径は、小さすぎるとバインダーの増粘を引き起こし良好な塗布ができなくなり、大きすぎるとフィラーアタックの原因となるので、好ましくは０．００５〜１５μｍ、より好ましくは０．０１〜１μｍである。
【００３１】
本発明で使用するアクリル系熱硬化性接着剤には、本発明の効果を損なわない範囲で、このような熱硬化性接着剤に従来より添加されている各種添加剤、例えば、シランカップリング剤、顔料、酸化防止剤、希釈剤、溶剤、帯電防止剤等を配合することができる。
【００３２】
本発明で使用するアクリル系熱硬化性接着剤は、膜形成樹脂、アクリル系モノマー、有機過酸化物及び必要に応じて配合される添加剤とともに、均一に混合することにより調製することができる。フィルム形状とする場合には、剥離処理したＰＥＴフィルム上に塗布した後、オーブン中で完全硬化しない程度に加熱することにより作成することができる。
【００３３】
以上説明した本発明の製造方法により製造した図３の接続構造体は、ハンダが濡れ広がりすぎておらず、また、配線基板と半導体チップとの間の接着剤が十分に排除されており、良好な接続信頼性を示すものである。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【００３５】
実施例１〜４、比較例１〜４
成膜成分としてフェノキシ樹脂（ＹＰ５０、東都化成（株））３０質量部に、アクリル系モノマーとしてジシクロペンタクジエンジアクリレート６５質量部と、溶剤として７０質量部と、更に、表１の有機過酸化物５質量部とを添加して均一に混合した。得られた混合物をバーコーターでセパレーレータポリエチレンテレフタレートフィルムに３５μｍの乾燥厚となるように塗布し、オーブン中で８０℃で５分間加熱乾燥し、アクリル系熱硬化性接着剤フィルムを作成した。
【００３６】
得られたアクリル系熱硬化性接着剤フィルムを、ペリフェラル配置の金スタッドバンプ（バンプピッチ：８５μｍ、バンプ数２７２）が設けられた試験用ＩＣチップ（６．３ｍｍ×６．３ｍｍ×０．２厚）と、２０μｍ厚のハンダ表面層が形成された電極パッド（Ａｕ／ＮｉメッキＣｕベース）を有するガラスエポキシ基板（６７９Ｆ、日立化成工業（株）：３８ｍｍ×３８ｍｍ×０．６ｍｍ厚）との間に挟持させ、弾性体を備えた加圧ボンダー（ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス（株））で、表１の圧着温度下、０．４Ｎ／バンプの圧力という条件で異方性導電接続を行い、接続構造体を得た。
【００３７】
得られた接続構造体について、ＩＣチップと配線基板との間の「樹脂排除」の程度、ＩＣチップと配線基板の端子間の「ハンダ量」、及び「導通抵抗」を以下に説明するように評価した。得られた結果を表１に示す。
【００３８】
＜樹脂排除＞
ＩＣチップと配線基板との間から樹脂が排除されたか否か、光学顕微鏡を用いた断面観察により、以下の基準により評価した。
【００３９】
Ａ： 樹脂の噛み込みが観られず、端子同士が接触している場合
Ｂ： 端子間の一部に樹脂の噛み込みが観察される場合
Ｃ： 端子間に樹脂の噛み込みが観察される場合
【００４０】
＜ハンダ量＞
ＩＣチップと配線基板の端子間のハンダ量は、光学顕微鏡を用いた断面観察により、以下の基準により評価した。
【００４１】
Ａ： 初期のハンダ高さの２０％以上が残存している場合
Ｂ： 初期のハンダ高さの２０％未満が残存している場合
Ｃ： 部分的にハンダが消失している場合
【００４２】
＜導通抵抗＞
ＩＣチップと配線基板との間の導通抵抗は、４端子法により測定し、測定した抵抗値を以下の基準により評価した。
【００４３】
Ａ： １Ω未満
Ｂ： １Ω以上
Ｃ： オープン
【００４４】
実施例５
実施例１で使用したＩＣチップの金スタッドバンプに代えて、３３μｍ径で高さ２０μｍの銅ピラー上に、１５μｍ厚のハンダキャップ（Ｓｎ２．５Ａｇ）を設けたバンプを使用したＩＣチップを使用し、また、実施例１で使用したガラスエポキシ基板のバンプに代えて、パッドにハンダを積層しないガラスエポキシ基板を使用し、それ以外は実施例１と同様に異方性導電接続を行い接続構造体を得た。得られた接続構造体について、実施例１と同様に評価した。得られた結果を表１に示す。
【００４５】
実施例６
ガラスエポキシ基板として実施例１で使用したガラスエポキシ基板を使用すること以外は、実施例５と同様に異方性導電接続を行い接続構造体を得た。得られた接続構造体について、実施例１と同様に評価した。得られた結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１から、実施例１〜６の接続構造体は、式（１）及び（２）を満足しているので、「樹脂排除」、「ハンダ量」及び「導通抵抗」についてはいずれも「Ａ」評価であった。また、ＩＣチップに銅ピラー＋ソルダーキャップが形成されている実施例５の接続構造体の場合、配線基板の電極表面にハンダ層が形成されている実施例１〜４の接続構造体と同等であった。更に、配線基板電極表面にハンダ層が形成され且つＩＣチップにハンダスタッドバンプが形成されている実施例６の接続構造体の場合、実施例１〜５の接続構造体と同等であった。
【００４８】
それに対し、式（２）の上限を超えていた比較例１、３の接続構造体は、「樹脂排除」については好ましいものの、「ハンダ量」と「導通抵抗」については「Ｂ」評価であった。また、式（２）の下限未満であった比較例２、４の接続構造体は、「ハンダ量」は好ましいものの、「樹脂排除」と「導通抵抗」については、「Ｂ」又は「Ｃ」評価であった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の接続構造体の製造方法によれば、配線基板の電極と電気素子のバンプとを、重合開始剤として有機過酸化物を含有する熱硬化性接着剤を介して、加圧ボンダーで電気素子側から加圧して、ハンダが濡れ広がりすぎず、また、配線基板と半導体チップとの間の接着剤を十分に排除し、良好な接続信頼性を実現しつつ接続できる。従って、半導体装置などの接続構造体の製造に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１ ボンディングステージ
２ 配線基板
３ 電極
４ 電気素子
５ バンプ
６ 熱硬化性接着剤
７ 加圧ボンダー
１０ 接続構造体
４０ 半導体チップ
４１ 貫通電極
４２ フロントバンプ
４３ バックバンプ
４００ 積層型の電気素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板の電極及び／又は電気素子のバンプの少なくとも一部が溶融温度Ｔｓ（℃）のハンダから構成されている当該配線基板の電極と電気素子のバンプとを、重合開始剤として１分間半減期温度Ｔ１（℃）の有機過酸化物とを含有するアクリル系熱硬化性接着剤を介して、圧着温度Ｔ２（℃）で加圧ボンダーで電気素子側から加圧することにより接続して接続構造体を製造する方法であって、以下の式（１）及び（２）を満足する製造方法。
【数１】
【請求項２】
加圧ボンダーの押圧面が、弾性材から構成されている請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
電気素子が、半導体チップである請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
アクリル系熱硬化性接着剤が、フィルム状である請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
電気素子が、シリコン貫通電極とそれに接続しているフロントバンプとバックバンプとを有し、互いに積層されるべき複数の半導体チップであり、半導体チップ間に存在するフロントバンプ及びバックバンプのいずれかの少なくとも一部がハンダで形成されている請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項６】
配線基板の電極へ、配線基板側の半導体チップのバンプを接続する際に、半導体チップ同士も一括して接続する請求項４記載の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６の製造方法により製造された接続構造体。
【請求項１】
配線基板の電極及び／又は電気素子のバンプの少なくとも一部が溶融温度Ｔｓ（℃）のハンダから構成されている当該配線基板の電極と電気素子のバンプとを、重合開始剤として１分間半減期温度Ｔ１（℃）の有機過酸化物とを含有するアクリル系熱硬化性接着剤を介して、圧着温度Ｔ２（℃）で加圧ボンダーで電気素子側から加圧することにより接続して接続構造体を製造する方法であって、以下の式（１）及び（２）を満足する製造方法。
【数１】
【請求項２】
加圧ボンダーの押圧面が、弾性材から構成されている請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
電気素子が、半導体チップである請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
アクリル系熱硬化性接着剤が、フィルム状である請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
電気素子が、シリコン貫通電極とそれに接続しているフロントバンプとバックバンプとを有し、互いに積層されるべき複数の半導体チップであり、半導体チップ間に存在するフロントバンプ及びバックバンプのいずれかの少なくとも一部がハンダで形成されている請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項６】
配線基板の電極へ、配線基板側の半導体チップのバンプを接続する際に、半導体チップ同士も一括して接続する請求項４記載の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６の製造方法により製造された接続構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２４３７８６（Ｐ２０１１−２４３７８６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１５２３１（Ｐ２０１０−１１５２３１）
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００１０８４１０）ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 (595)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００１０８４１０）ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 (595)
【Ｆターム（参考）】
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