説明

絶縁材料、積層体、接続構造体、積層体の製造方法及び接続構造体の製造方法

【課題】硬化物の接着力に優れており、更に耐マイグレーション性に優れた積層体及び接続構造体を得ることができる絶縁材料を提供する。
【解決手段】突出した複数の第1の電極2bを表面2aに有する第1の接続対象部材2において、複数の第1の電極2b上と複数の第1の電極2b間の隙間X上とに、複数の第1の電極2bを覆うように積層される絶縁層6Aを形成するために用いられる絶縁材料であり、下記式(X)で表される構造単位を有する第1のエポキシ(メタ)アクリレートと、下記式(X)で表される構造単位を有さない第2のエポキシ(メタ)アクリレートと、熱ラジカル発生剤とを含む。下記式(X)中、Rは炭素数3〜6のアルキレン基を表し、nは1〜10の整数を表す。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材において、複数の該第1の電極上と複数の該第1の電極間の隙間上とに、複数の該第1の電極を覆うように積層される絶縁層を形成するための絶縁材料に関する。また、本発明は、該絶縁材料を用いた積層体、接続構造体、積層体の製造方法及び接続構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ペースト状又はフィルム状の異方性導電材料が広く知られている。該異方性導電材料では、バインダー樹脂中に複数の導電性粒子が分散されている。
【0003】
上記異方性導電材料は、各種の接続構造体を得るために、例えば、フレキシブルプリント基板とガラス基板との接続(FOG(Film on Glass))、半導体チップとフレキシブルプリント基板との接続(COF(Chip on Film))、半導体チップとガラス基板との接続(COG(Chip on Glass))、並びにフレキシブルプリント基板とガラスエポキシ基板との接続(FOB(Film on Board))等に使用されている。
【0004】
上記接続構造体の製造方法の一例として、下記の特許文献1には、電子部品の主面上に突出して形成された突出電極を実装基板上に形成された接続用電極に接続させ、上記主面を上記実装基板に対向させた状態で上記電子部品を上記実装基板上に実装する接続構造体の製造方法が開示されている。特許文献1に記載の接続構造体の製造方法は、上記主面上の上記突出電極を埋め込むように絶縁性接着剤層が上記主面上に形成された上記電子部品を準備する電子部品準備工程と、上記実装基板上に、絶縁性の接着剤基材及び該接着剤基材中に分散された導電性粒子を含む異方導電接着剤層を形成する実装基板準備工程と、上記電子部品準備工程で準備された上記電子部品と上記実装基板準備工程で準備された実装基板とを加圧し圧着させる電子部品圧着工程とを備える。
【0005】
上記電子部品準備工程では、上記電子部品の上記絶縁性接着剤層の厚みが、上記突出電極の高さと略同じに形成される。上記実装基板準備工程では、上記異方導電接着剤層の厚みが、上記導電性粒子の粒径と略同じに形成される。
【0006】
また、特許文献1では、上記絶縁接着剤層に用いられる成分としては、反応性樹脂、潜在性硬化剤、有機溶剤、無機質充填材及びゴム粒子等が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2009−147231号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献1に記載のような従来の接続構造体の製造方法では、得られる接続構造体において、上記電子部品と上記実装基板との剥離が生じやすいという問題がある。特に、上記絶縁接着剤層の硬化物と上記電子部品との接着部分で剥離が生じやすいという問題がある。さらに、得られる接続構造体において、電極間でマイグレーションが生じて、絶縁不良が生じやすいという問題がある。
【0009】
さらに、特許文献1に記載のような従来の接続構造体の製造方法では、上記主面上の上記突出電極を埋め込むように絶縁性接着剤層の厚みが突起電極の高さと略同じであり、かつ異方導電接着剤層の厚みが導電性粒子の粒径と略同じである。このため、圧着工程にて、絶縁性接着剤層及び異方導電接着剤層の流動がほとんど発生しない。従って、絶縁性接着剤層と異方導電接着剤層との間や、上記突出電極と異方導電接着剤層との間に発生したボイドを排除することが困難であり、更に絶縁信頼性を十分に得ることが困難である。
【0010】
本発明の目的は、硬化物の接着力に優れており、更に耐マイグレーション性に優れた接続構造体を得ることができる絶縁材料、並びに該絶縁材料を用いた積層体、接続構造体、積層体の製造方法及び接続構造体の製造方法を提供することである。
【0011】
本発明の限定的な目的は、表面のべたつきが少ない絶縁層を形成できる絶縁材料、並びに該絶縁材料を用いた積層体、接続構造体、積層体の製造方法及び接続構造体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の広い局面によれば、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材において、複数の上記第1の電極上及び複数の上記第1の電極間の隙間上に、複数の上記第1の電極を覆うように積層される絶縁層を形成するために用いられる絶縁材料であって、下記式(X)で表される構造単位を有する第1のエポキシ(メタ)アクリレートと、下記式(X)で表される構造単位を有さない第2のエポキシ(メタ)アクリレートと、熱ラジカル発生剤とを含む、絶縁材料が提供される。
【0013】
【化1】

【0014】
上記式(X)中、Rは炭素数3〜6のアルキレン基を表し、nは1〜10の整数を表す。
【0015】
本発明に係る絶縁材料のある特定の局面では、上記第1のエポキシ(メタ)アクリレートの分子量が1000以上、10000以下であり、上記第2のエポキシ(メタ)アクリレートの分子量が1000未満である。
【0016】
本発明に係る絶縁材料の他の特定の局面では、上記第1のエポキシ(メタ)アクリレートが、ビスフェノール骨格を有する。
【0017】
本発明に係る絶縁材料の他の特定の局面では、上記第2のエポキシ(メタ)アクリレートが、ベンゼン環、ナフタレン環又はアントラセン環を有する。
【0018】
本発明に係る絶縁材料の別の特定の局面では、上記第1の接続対象部材は、半導体ウェーハ又は半導体チップである。
【0019】
本発明に係る絶縁材料のさらに別の特定の局面では、上記第1の電極は銅電極である。
【0020】
本発明に係る積層体は、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、複数の上記第1の電極上及び複数の上記第1の電極間の隙間上に、複数の上記第1の電極を覆うように積層された絶縁層とを備え、該絶縁層が、上述した絶縁材料により形成されている。
【0021】
本発明に係る積層体のある特定の局面では、上記絶縁層の上記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に積層されたBステージ化異方性導電層がさらに備えられ、上記Bステージ化異方性導電層が、硬化性成分と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料の溶剤を除去するか又は硬化を進行させることにより形成されている。
【0022】
本発明に係る接続構造体は、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、複数の上記第1の電極間の隙間上に積層された絶縁層と、該絶縁層の上記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に積層された硬化物層と、該硬化物層の上記絶縁層側とは反対側の表面上に積層されており、かつ複数の第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材とを備え、上記絶縁層が、上述した絶縁材料により形成されており、上記硬化物層が、硬化性成分と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料を本硬化させることにより形成されており、複数の上記第1の電極と複数の上記第2の電極とが上記導電性粒子により電気的に接続されている。
【0023】
本発明に係る接続構造体のある特定の局面では、上記絶縁層が、複数の上記第1の電極上の少なくとも一部の領域及び上記第1の電極間の隙間上に積層されている。
【0024】
本発明に係る積層体の製造方法は、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材を用いて、複数の上記第1の電極上及び複数の上記第1の電極間の隙間上に、複数の上記第1の電極を覆うように絶縁層を積層する工程を備え、上記絶縁層を上述した絶縁材料により形成する。
【0025】
本発明に係る接続構造体の製造方法は、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、複数の上記第1の電極上及び複数の上記第1の電極間の隙間上に複数の上記第1の電極を覆うように積層された絶縁層とを備える積層体と、複数の第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材と該第2の接続対象部材の表面上に積層されたBステージ化異方性導電層とを備える第2の積層体とを用いて、上記第1の接続対象部材と上記絶縁層と上記Bステージ化異方性導電層と上記第2の接続対象部材とをこの順で積層するか、又は、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、複数の上記第1の電極上及び複数の上記第1の電極間の隙間上に複数の上記第1の電極を覆うように積層された絶縁層と、上記絶縁層の上記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に積層されたBステージ化異方性導電層とを備える積層体と、複数の第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材とを用いて、上記第1の接続対象部材と上記絶縁層と上記Bステージ化異方性導電層と上記第2の接続対象部材とをこの順で積層する工程と、上記Bステージ化異方性導電層を本硬化させて硬化物層を形成し、該硬化物層により上記第1,第2の接続対象部材を電気的に接続する本硬化工程とを備え、上記絶縁層が、上述した絶縁材料により形成されており、上記Bステージ化異方性導電層が、硬化性成分と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料の溶剤を除去するか又は硬化を進行させることにより形成されており、上記第1の電極と上記Bステージ化異方性導電層に含まれている上記導電性粒子との間の上記絶縁層部分を排除して、上記第1,第2の電極に上記導電性粒子を接触させ、複数の上記第1の電極間の隙間上に上記絶縁層が積層された接続構造体を得る。
【発明の効果】
【0026】
本発明に係る絶縁材料は、式(X)で表される構造単位を有する第1のエポキシ(メタ)アクリレートと、式(X)で表される構造単位を有さない第2のエポキシ(メタ)アクリレートと、熱ラジカル発生剤とを含むので、硬化物の接着力に優れている。さらに、本発明に係る絶縁材料の使用により、耐マイグレーション性に優れた接続構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】図1は、本発明の第1の実施形態に係る積層体を模式的に示す断面図である。
【図2】図2(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態に係る積層体の製造方法の各工程を説明するための模式的な断面図である。
【図3】図3は、本発明の第1の実施形態に係る接続構造体を模式的に示す断面図である。
【図4】図4(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態に係る接続構造体の製造方法の各工程を説明するための模式的な断面図である。
【図5】図5(a)〜(c)は、図4に示す接続構造体の製造に用いられる第2の接続対象部材とBステージ化異方性導電層とを有する第2の積層体の製造方法の各工程を説明するための模式的な断面図である。
【図6】図6は、本発明の第2の実施形態に係る積層体を模式的に示す断面図である。
【図7】図7(a)〜(c)は、本発明の第2の実施形態に係る積層体の製造方法の各工程を説明するための模式的な断面図である。
【図8】図8は、本発明の第2の実施形態に係る接続構造体を模式的に示す断面図である。
【図9】図9(a)〜(c)は、本発明の第2の実施形態に係る接続構造体の製造方法の各工程を説明するための模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、本発明の詳細を説明する。
【0029】
(絶縁材料)
本発明に係る絶縁材料は、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材において、複数の上記第1の電極上と複数の上記第1の電極間の隙間上とに、複数の上記第1の電極を覆うように積層される絶縁層を形成するために用いられる絶縁材料である。本発明に係る絶縁材料は絶縁性を有する。
【0030】
本発明に係る絶縁材料は、式(X)で表される構造単位を有する第1のエポキシ(メタ)アクリレートと、式(X)で表される構造単位を有さない第2のエポキシ(メタ)アクリレートと、熱ラジカル発生剤とを含む。上記第2のエポキシ(メタ)アクリレートは、式(X)で表される構造単位を有さないので、上記第1のエポキシ(メタ)アクリレートとは異なる。
【0031】
本発明に係る絶縁材料が上記組成を有することで、絶縁材料を硬化させた硬化物(絶縁層)の接着力が高くなる。さらに、耐マイグレーション性に優れた接続構造体を得ることができる。特に、本発明に係る絶縁材料を用いて、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材において、複数の上記第1の電極上と複数の上記第1の電極間の隙間上とに、複数の上記第1の電極を覆うように絶縁層を積層して積層体を得て、更に該積層体を用いて接続構造体を得たときに、得られた接続構造体において剥離が生じ難くなり、かつ耐マイグレーション性が良好になる。さらに、本発明に係る絶縁材料が上記組成を有することで、該絶縁材料の保存安定性が高くなる。
【0032】
上記絶縁層の上記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に、硬化性成分と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料を本硬化させることにより形成された硬化物層を介して、第2の接続対象部材が配置されることが好ましい。該第2の接続対象部材は、複数の第2の電極を表面に有することが好ましい。
【0033】
上記第1,第2の接続対象部材としては、具体的には、半導体ウェーハ、半導体チップ(分割後半導体ウェーハ)、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びにプリント基板、フレキシブルプリント基板、ガラス基板及びガラスエポキシ基板等の回路基板である電子部品等が挙げられる。
【0034】
上記第1の接続対象部材は、半導体ウェーハ又は半導体チップであることが好ましい。
【0035】
上記第1,第2の電極はそれぞれ、例えば、ITO又は金属等により形成される。上記第1の電極は銅電極であることが好ましい。銅電極の使用により、接続抵抗が低くなる。銅電極は腐食及び酸化しやすく、マイグレーションが問題となりやすい。これに対して、本発明に係る絶縁材料を用いて銅電極を覆うように上記絶縁層を配置することによって、銅電極の腐食及び酸化を抑制し、耐マイグレーション性を効果的に高めることができる。また、銅電極以外であっても、上記第1の電極を覆うように上記絶縁層を配置することにより、上記第1の電極が大気中の腐食性ガスなどに接触して劣化するのを抑制でき、更に耐マイグレーション性を高めることができる。
【0036】
以下、上記絶縁材料に含まれている各材料の詳細を説明する。
【0037】
(第1,第2のエポキシ(メタ)アクリレート)
本発明に係る絶縁材料に含まれている第1のエポキシ(メタ)アクリレートは、下記式(X)で表される構造単位を有する。本発明に係る絶縁材料に含まれている第2のエポキシ(メタ)アクリレートは、下記式(X)で表される構造単位を有さない。上記第1,第2のエポキシ(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリロイル基を少なくとも1つ有する。上記第1,第2のエポキシ(メタ)アクリレートは、ラジカル重合可能なラジカル重合性化合物である。
【0038】
【化2】

【0039】
上記式(X)中、Rは炭素数3〜6のアルキレン基を表し、nは1〜10の整数を表す。
【0040】
上記第1,第2のエポキシ(メタ)アクリレートは、エポキシ基を有する化合物のエポキシ基の一部又は全部に(メタ)アクリル酸を反応させることにより得られる。上記第1,第2のエポキシ(メタ)アクリレートは、エポキシ基を有する化合物のエポキシ基の一部又は全部を(メタ)アクリロイル基に変換した化合物である。上記第1,第2のエポキシ(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリロイル基を少なくとも1つ有する。絶縁材料の反応性を良好にする観点からは、上記第1エポキシ(メタ)アクリレートは(メタ)アクリロイル基を2つ以上有することが好ましく、上記第2のエポキシ(メタ)アクリレートは(メタ)アクリロイル基を2つ以上有することが好ましい。上記第1,第2のエポキシ(メタ)アクリレートは、エポキシ基を有していてもよく、エポキシ基を有していなくてもよい。すなわち、上記エポキシ(メタ)アクリレートには、エポキシ基の一部が(メタ)アクリロイル基に変換されずに残存している化合物も含まれる。
【0041】
上記「(メタ)アクリロイル」はアクリロイルとメタクリロイルとを示す。上記「(メタ)アクリレート」はアクリレートとメタクリレートとを示す。上記「(メタ)アクリル」は、アクリルとメタクリルとを示す。
【0042】
上記エポキシ基を有する化合物としては、例えば、ノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノール型エポキシ化合物、ビフェニル型エポキシ化合物、レゾルシノール型エポキシ化合物、ナフタレン型エポキシ化合物、アントラセン型エポキシ化合物、トリス(ヒドロキシフェニル)アルキル型エポキシ化合物及びテトラキス(ヒドロキシフェニル)アルキル型エポキシ化合物等が挙げられる。
【0043】
上記エポキシ(メタ)アクリレートは、芳香族環を有することが好ましい。上記芳香族環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、テトラセン環、クリセン環、トリフェニレン環、テトラフェン環、ピレン環、ペンタセン環、ピセン環及びペリレン環等が挙げられる。なかでも、上記芳香族環は、ベンゼン環、ナフタレン環又はアントラセン環であることが好ましく、ベンゼン環又はナフタレン環であることがより好ましい。また、ナフタレン環は、平面構造を有するためにより一層速やかに硬化させることができるので好ましい。
【0044】
上記第1のエポキシ(メタ)アクリレートは、ビスフェノール骨格を有することが好ましい。ビスフェノール骨格を有する第1のエポキシ(メタ)アクリレートの使用により、絶縁材料の硬化物の接着力がより一層高くなり、絶縁材料を用いた接続構造体における耐マイグレーション性がより一層良好になる。
【0045】
上記第2のエポキシ(メタ)アクリレートは、ベンゼン環、ナフタレン環又はアントラセン環を有することが好ましく、ベンゼン環又はナフタレン環を有することがより好ましい。また、ナフタレン環は、平面構造を有するためにより一層速やかに硬化させることができるので好ましい。このような構造を有する第2のエポキシ(メタ)アクリレートの使用により、絶縁材料の硬化物の接着力がより一層高くなり、絶縁材料を用いた接続構造体における耐マイグレーション性がより一層良好になる。
【0046】
上記第1のエポキシ(メタ)アクリレートの分子量は、好ましくは1000以上、より好ましくは1500以上、好ましくは10000以下、より好ましくは5000以下である。上記第1のエポキシ(メタ)アクリレートの分子量が上記下限以上及び上記上限以下であると、絶縁材料の硬化物の接着力がより一層高くなり、絶縁材料を用いた接続構造体における耐マイグレーション性がより一層良好になる。
【0047】
上記第2のエポキシ(メタ)アクリレートの分子量は、好ましくは1000未満、より好ましくは800以下である。上記第2のエポキシ(メタ)アクリレートの分子量が上記上限以下であると、絶縁材料の硬化物の接着力がより一層高くなり、絶縁材料を用いた接続構造体における耐マイグレーション性がより一層良好になる。
【0048】
なお、上記第1,第2のエポキシ(メタ)アクリレートにおける「分子量」とは、該エポキシ(メタ)アクリレートが重合体ではない場合、及び該エポキシ(メタ)アクリレートの構造式が特定できる場合は、当該構造式から算出できる分子量を意味する。また、該エポキシ(メタ)アクリレートが重合体である場合は、数平均分子量を意味する。該数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されるポリスチレン換算での数平均分子量を示す。
【0049】
上記第2のエポキシ(メタ)アクリレートは、下記式(11−1)、(12−1)又は(13−1)で表されるエポキシ基を有する化合物のエポキシ基の一部又は全部を(メタ)アクリロイル基で変性したエポキシ(メタ)アクリレートであることが好ましい。
【0050】
【化3】

【0051】
上記式(11−1)中、R1及びR2はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R3、R4、R5及びR6の4個の基の内の2〜4個の基は水素原子を表す。R3、R4、R5及びR6の内の水素原子ではない基は下記式(11a)で表される基を表す。R3、R4、R5及びR6の4個の基の全てが水素原子であってもよい。R3、R4、R5及びR6の4個の基の内の1個又は2個が下記式(11a)で表される基であり、かつR3、R4、R5及びR6の4個の基の内の下記式(11a)で表される基ではない基は水素原子であってもよい。
【0052】
【化4】

【0053】
上記式(11a)中、R7は炭素数1〜5のアルキレン基を表す。
【0054】
【化5】

【0055】
上記式(12−1)中、R21及びR22はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R23、R24、R25、R26、R27及びR28の6個の基の内の4〜6個の基は水素原子を表す。R23、R24、R25、R26、R27及びR28の内の水素原子ではない基は、下記式(12a)で表される基を表す。R23、R24、R25、R26、R27及びR28の6個の基の全てが水素原子であってもよい。R23、R24、R25、R26、R27及びR28の6個の基の内の1個又は2個が下記式(12a)で表される基であり、かつR23、R24、R25、R26、R27及びR28の内の下記式(12a)で表される基ではない基は水素原子であってもよい。
【0056】
【化6】

【0057】
上記式(12a)中、R29は炭素数1〜5のアルキレン基を表す。
【0058】
【化7】

【0059】
上記式(13−1)中、R41及びR42はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の8個の基の内の6〜8個の基は水素原子を表す。R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の内の水素原子ではない基は、下記式(13a)で表される基を表す。R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の8個の基の全てが水素原子であってもよい。R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の8個の基の内の1個又は2個が下記式(13a)で表される基であり、かつR43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の内の下記式(13a)で表される基ではない基は水素原子であってもよい。
【0060】
【化8】

【0061】
上記式(13a)中、R51は炭素数1〜5のアルキレン基を表す。
【0062】
絶縁材料をより一層速やかに硬化させる観点からは、上記式(11−1)で表されるエポキシ基を有する化合物は、下記式(11)で表されるエポキシ基を有する化合物であることが好ましく、上記式(12−1)で表されるエポキシ基を有する化合物は、下記式(12)で表されるエポキシ基を有する化合物であることが好ましく、上記式(13−1)で表されるエポキシ基を有する化合物は、下記式(13)で表されるエポキシ基を有する化合物であることが好ましい。
【0063】
【化9】

【0064】
上記式(11)中、R1及びR2はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表し、R3、R4、R5及びR6の4個の基の内の2〜4個の基は水素原子を表し、R3、R4、R5及びR6の内の水素原子ではない基は上記式(11a)で表される基を表す。
【0065】
【化10】

【0066】
上記式(12)中、R21及びR22はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表し、R23、R24、R25、R26、R27及びR28の6個の基の内の4〜6個の基は水素原子を表し、R23、R24、R25、R26、R27及びR28の内の水素原子ではない基は、上記式(12a)で表される基を表す。
【0067】
【化11】

【0068】
上記式(13)中、R41及びR42はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表し、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の8個の基の内の6〜8個の基は水素原子を表し、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の内の水素原子ではない基は、上記式(13a)で表される基を表す。
【0069】
上記式(11−1)、(12−1)又は(13−1)、並びに上記式(11)、(12)又は(13)で表されるエポキシ基を有する化合物はいずれも、エポキシ基を少なくとも2個有する。また、エポキシ基を有する基が、ベンゼン環、ナフタレン環又はアントラセン環に結合されている。このような構造を有するので、該エポキシ基を有する化合物のエポキシ基の一部又は全部に(メタ)アクリル酸を反応させることにより得られるエポキシ(メタ)アクリレートを含む上記絶縁材料を加熱することにより、該絶縁材料を速やかに硬化させることができる。中でもナフタレン環は、平面構造を有するためにより速やかに硬化させることができるので好ましい。
【0070】
上記式(11)で表されるエポキシ基を有する化合物の一部又は全部に(メタ)アクリル酸を反応させることにより得られるエポキシ(メタ)アクリレートとしては、下記式(1A)、下記式(1B)又は下記式(1C)で表されるエポキシ(メタ)アクレートが挙げられる。
【0071】
【化12】

【0072】
上記式(1A)中、R1及びR2はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R3、R4、R5及びR6の4個の基の内の2〜4個の基は水素原子を表す。R3、R4、R5及びR6の内の水素原子ではない基は下記式(1a)又は下記式(1b)で表される基を表す。R8及びR9はそれぞれ水素原子又はメチル基を表す。上記式(1A)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートがエポキシ基を有さない場合には、上記式(1A)中のR3、R4、R5及びR6の内の水素原子ではない基は下記式(1b)で表される基を表す。
【0073】
【化13】

【0074】
上記式(1B)中、R1及びR2はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R3、R4、R5及びR6の4個の基の内の2〜4個の基は水素原子を表す。R3、R4、R5及びR6の内の水素原子ではない基は下記式(1a)又は下記式(1b)で表される基を表す。R8は水素原子又はメチル基を表す。
【0075】
【化14】

【0076】
上記式(1C)中、R1及びR2はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R3、R4、R5及びR6の4個の基の内の2〜4個の基は水素原子を表す。R3、R4、R5及びR6の内の水素原子ではない基は下記式(1a)又は下記式(1b)で表される基を表す。R9は水素原子又はメチル基を表す。但し、上記式(1C)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートは、上記式(1B)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートとは異なる。
【0077】
【化15】

【0078】
上記式(1a)中、R7は炭素数1〜5のアルキレン基を表す。
【0079】
【化16】

【0080】
上記式(1b)中、R7は炭素数1〜5のアルキレン基を表し、R10は水素原子又はメチル基を表す。
【0081】
上記式(12)で表されるエポキシ基を有する化合物の一部又は全部に(メタ)アクリル酸を反応させることにより得られるエポキシ(メタ)アクリレートとしては、下記式(2A)、下記式(2B)又は下記式(2C)で表されるエポキシ(メタ)アクレートが挙げられる。
【0082】
【化17】

【0083】
上記式(2A)中、R21及びR22はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R23、R24、R25、R26、R27及びR28の6個の基の内の4〜6個の基は水素原子を表す。R23、R24、R25、R26、R27及びR28の内の水素原子ではない基は、下記式(2a)又は下記式(2b)で表される基を表す。R30及びR31はそれぞれ水素原子又はメチル基を表す。上記式(2A)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートがエポキシ基を有さない場合には、上記式(2A)中のR23、R24、R25、R26、R27及びR28の内の水素原子ではない基は下記式(2b)で表される基を表す。
【0084】
【化18】

【0085】
上記式(2B)中、R21及びR22はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R23、R24、R25、R26、R27及びR28の6個の基の内の4〜6個の基は水素原子を表す。R23、R24、R25、R26、R27及びR28の内の水素原子ではない基は、下記式(2a)又は下記式(2b)で表される基を表す。R30は水素原子又はメチル基を表す。
【0086】
【化19】

【0087】
上記式(2C)中、R21及びR22はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R23、R24、R25、R26、R27及びR28の6個の基の内の4〜6個の基は水素原子を表す。R23、R24、R25、R26、R27及びR28の内の水素原子ではない基は、下記式(2a)又は下記式(2b)で表される基を表す。R31は水素原子又はメチル基を表す。
【0088】
【化20】

【0089】
上記式(2a)中、R29は炭素数1〜5のアルキレン基を表す。
【0090】
【化21】

【0091】
上記式(2b)中、R29は炭素数1〜5のアルキレン基を表し、R32は水素原子又はメチル基を表す。
【0092】
上記式(13)で表されるエポキシ基を有する化合物の一部又は全部に(メタ)アクリル酸を反応させることにより得られるエポキシ(メタ)アクリレートとしては、下記式(3A)、下記式(3B)又は下記式(3C)で表されるエポキシ(メタ)アクレートが挙げられる。
【0093】
【化22】

【0094】
上記式(3A)中、R41及びR42はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の8個の基の内の6〜8個の基は水素原子を表す。R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の内の水素原子ではない基は、下記式(3a)又は下記式(3b)で表される基を表す。R52及びR53はそれぞれ水素原子又はメチル基を表す。上記式(3A)で表されるエポキシ(メタ)アクリレートがエポキシ基を有さない場合には、上記式(3A)中のR43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の内の水素原子ではない基は下記式(3b)で表される基を表す。
【0095】
【化23】

【0096】
上記式(3B)中、R41及びR42はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の8個の基の内の6〜8個の基は水素原子を表す。R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の内の水素原子ではない基は、下記式(3a)又は下記式(3b)で表される基を表す。R52は水素原子又はメチル基を表す。
【0097】
【化24】

【0098】
上記式(3C)中、R41及びR42はそれぞれ炭素数1〜5のアルキレン基を表す。R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の8個の基の内の6〜8個の基は水素原子を表す。R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49及びR50の内の水素原子ではない基は、下記式(3a)又は下記式(3b)で表される基を表す。R53は水素原子又はメチル基を表す。
【0099】
【化25】

【0100】
上記式(3a)中、R51は炭素数1〜5のアルキレン基を表す。
【0101】
【化26】

【0102】
上記式(3b)中、R51は炭素数1〜5のアルキレン基を表し、R53は水素原子又はメチル基を表す。
【0103】
上記式(11−1)、式(11)、式(1A)、式(1B)及び式(1C)中のR1及びR2、上記式(12−1)、式(12)、式(2A)、式(2B)及び式(2C)中のR21及びR22、上記式(13−1)、式(13)、式(13A)、式(13B)及び式(13C)中のR51及びR52、上記式(11a)、式(1a)及び式(1b)中のR7、上記式(12a)、式(2a)及び式(2b)中のR29、並びに上記式(13a)、式(3a)及び式(3b)中のR51はいずれも、炭素数1〜5のアルキレン基である。該アルキレン基の炭素数が5を超えると、上記第2のエポキシ(メタ)アクリレートの硬化速度が低下しやすくなる。該炭素数1〜5のアルキレン基はいずれも、炭素数1〜3のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。上記アルキレン基は直鎖構造を有するアルキレン基であってもよく、分岐構造を有するアルキレン基であってもよい。
【0104】
上記絶縁材料は、上記第1のエポキシ(メタ)アクリレートと上記第2のエポキシ(メタ)アクリレートとを重量比で、1:3〜3:1で含むことが好ましく、1:1.5〜1.5:1で含むことが好ましい。上記第1,第2のエポキシ(メタ)アクリレートの重量比が上記範囲を満足すると、接続構造体の導通性及び耐マイグレーション性がより一層高くなり、絶縁材料を硬化させた硬化物の接着力がより一層高くなる。
【0105】
[熱ラジカル発生剤]
上記絶縁材料は熱ラジカル発生剤を含むので、電極間の導通信頼性及び接続構造体の高温高湿下での接続信頼性が高くなる。上記熱ラジカル発生剤は特に限定されない。上記熱ラジカル発生剤として、従来公知の熱ラジカル発生剤が使用可能である。上記熱ラジカル発生剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。「熱ラジカル発生剤」とは、加熱によってラジカル種を生成する化合物を意味する。
【0106】
上記熱ラジカル発生剤としては、特に限定されず、アゾ化合物及び過酸化物等が挙げられる。上記過酸化物としては、ジアシルパーオキサイド化合物、パーオキシエステル化合物、ハイドロパーオキサイド化合物、パーオキシジカーボネート化合物、パーオキシケタール化合物、ジアルキルパーオキサイド化合物、及びケトンパーオキサイド化合物等が挙げられる。
【0107】
上記アゾ化合物としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、1,1’−アゾビス−1−シクロヘキサンカルボニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジメチル−1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボキシレート)、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2−tert−ブチルアゾ−2−シアノプロパン、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミド)二水和物、及び2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)等が挙げられる。
【0108】
上記ジアシルパーオキサイド化合物としては、過酸化ベンゾイル、ジイソブチリルパーオキサイド、ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、及びDisuccinic acid peroxide等が挙げられる。上記パーオキシエステル化合物としては、クミルパーオキシネオデカノエート、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、tert−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、tert−ブチルパーオキシネオデカノエート、tert−ブチルパーオキシネオヘプタノエート、tert−ヘキシルパーオキシピバレート、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、2,5−ジメチル−2,5―ジ(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、tert−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルパーオキシピバレート、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシラウレート、tert−ブチルパーオキシイソフタレート、tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシオクトエート及びtert−ブチルパーオキシベンゾエート等が挙げられる。上記ハイドロパーオキサイド化合物としては、キュメンハイドロパーオキサイド、p−メンタンハイドロパーオキサイド等が挙げられる。上記パーオキシジカーボネート化合物としては、ジ−sec−ブチルパーオキシジカーボネート、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、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、及びジ(2−エチルヘキシル)パーオキシカーボネート等が挙げられる。また、上記過酸化物の他の例としては、メチルエチルケトンパーオキサイド、カリウムパーサルフェイト、及び1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。
【0109】
上記熱ラジカル発生剤の10時間半減期を得るための分解温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、好ましくは90℃以下、より好ましくは80℃以下である。上記熱ラジカル発生剤の10時間半減期を得るための分解温度が、30℃未満であると、絶縁材料の貯蔵安定性が低下する傾向があり、90℃を超えると、絶縁材料を充分に熱硬化させることが困難になる傾向がある。
【0110】
上記第1,第2のエポキシ(メタ)アクリレートの合計100重量部に対して、上記熱ラジカル発生剤の含有量は、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは0.05重量部以上、好ましくは10重量部以下、より好ましくは5重量部以下である。上記熱ラジカル発生剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、上記絶縁材料が充分に熱硬化する。
【0111】
[他の成分]
上記絶縁材料は、上記第1,第2のエポキシ(メタ)アクリレートではないラジカル重合可能なラジカル重合性化合物を含んでいてもよい。
【0112】
上記ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合性官能基を少なくとも1つ有する。該ラジカル重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基及びマレイミド基等が挙げられる。中でも、反応性に優れることから、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
【0113】
ビニル基を有するラジカル重合性化合物としては、酢酸ビニル及びジビニルベンゼン等が挙げられる。
【0114】
(メタ)アクリロイル基を有するラジカル重合性化合物は、架橋性化合物であってもよく、非架橋性化合物であってもよい。また、上記ラジカル重合性化合物は、下記の架橋性化合物を含む成分が重合した重合体(例えばオリゴマー)であってもよい。
【0115】
上記架橋性化合物の具体例としては、例えば、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、グリセリンメタクリレートアクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、(メタ)アクリル酸アリル、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート及びウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0116】
上記非架橋性化合物の具体例としては、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート及びテトラデシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0117】
上記絶縁材料は溶剤を含んでいてもよい。上記第1の接続対象部材の表面上に上記絶縁材料を塗布し、乾燥により溶剤を除去して、上記絶縁層を形成してもよい。
【0118】
上記溶剤としては、脂肪族系溶剤、ケトン系溶剤、芳香族系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、アルコール系溶剤、パラフィン系溶剤及び石油系溶剤等が挙げられる。
【0119】
上記脂肪族系溶剤としては、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン及びエチルシクロヘキサン等が挙げられる。上記ケトン系溶剤としては、アセトン及びメチルエチルケトン等が挙げられる。上記芳香族系溶剤としては、トルエン及びキシレン等が挙げられる。上記エステル系溶剤としては、酢酸エチル、酢酸ブチル及び酢酸イソプロピル等が挙げられる。上記エーテル系溶剤としては、テトラヒドロフラン(THF)、及びジオキサン等が挙げられる。上記アルコール系溶剤としては、エタノール及びブタノール等が挙げられる。上記パラフィン系溶剤としては、パラフィン油及びナフテン油等が挙げられる。上記石油系溶剤としては、ミネラルターペン及びナフサ等が挙げられる。上記溶剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
【0120】
上記溶剤を乾燥除去する温度は、用いる溶剤の種類に応じて適宜設定される。上記溶剤を乾燥除去する温度は、例えば、60〜130℃程度である。上記溶剤を乾燥除去する温度が低いほど、第1の接続対象部材の熱劣化を抑制できる。
【0121】
熱履歴を受けた場合の接続構造体の接続信頼性をさらに一層高める観点からは、上記絶縁材料は、チクソ付与剤を含むことが好ましい。該チクソ付与剤としては、エラストマー粒子及びシリカ等が挙げられる。該エラストマー粒子としては、ゴム粒子が挙げられる。該ゴム粒子としては、天然ゴム粒子、イソプレンゴム粒子、ブタジエンゴム粒子、スチレンブタジエンゴム粒子、クロロプレンゴム粒子及びアクリロニトリルブタジエンゴム粒子等が挙げられる。上記シリカは、ナノシリカであることが好ましい。上記ナノシリカの平均粒子径は1000nm未満である。
【0122】
上記絶縁材料中の溶剤を除く全成分100重量%中、上記チクソ付与剤の含有量は好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは1重量%以上、好ましくは30重量%以下、より好ましくは15重量%以下である。上記チクソ付与剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、熱履歴を受けた場合の接続構造体の接続信頼性がより一層高くなる。
【0123】
第1,第2の接続対象部材の接続信頼性をより一層高める観点からは、上記絶縁材料は、接着付与剤を含むことが好ましい。該接着付与剤としては、カップリング剤及び可撓性材料等が挙げられる。
【0124】
上記絶縁材料中の溶剤を除く全成分100重量%中、上記接着付与剤の含有量は好ましくは1重量%以上、より好ましくは5重量%以上、好ましくは50重量%以下、より好ましくは25重量%以下である。上記接着付与剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、第1,第2の接続対象部材の接続信頼性がより一層高くなる。
【0125】
上記絶縁材料は、不純物イオンを低減する目的で、イオントラッパー等を含んでいてもよい。
【0126】
(積層体及び積層体の製造方法)
本発明に係る積層体は、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、複数の上記第1の電極上及び複数の上記第1の電極間の隙間上に、複数の上記第1の電極を覆うように積層された絶縁層とを備える。本発明に係る積層体では、上記絶縁層が、上述した絶縁材料により形成されている。
【0127】
本発明に係る積層体は、上記絶縁層の上記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に積層されたBステージ化異方性導電層をさらに備えていてもよい。該Bステージ化異方性導電層が、硬化性成分と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料の溶剤を除去するか又は硬化を進行させることにより形成されていることが好ましい。
【0128】
本発明に係る積層体の製造方法は、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材を用いて、複数の上記第1の電極上及び複数の上記第1の電極間の隙間上に、複数の上記第1の電極を覆うように絶縁層を積層する工程を備える。本発明に係る積層体の製造方法では、上記絶縁層を上述した絶縁材料により形成する。絶縁層を積層する工程において、上記第1の接続対象部材上に、フィルム状の絶縁材料をラミネートしてもよい。本発明に係る絶縁材料の使用により、ラミネートを良好に行うことができる。
【0129】
本発明に係る積層体の製造方法は、上記絶縁層の上記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に、硬化性成分と導電性粒子とを含む異方性導電材料を配置して、異方性導電材料層を積層する工程と、上記異方性導電材料層の溶剤を除去するか又は硬化を進行させて、Bステージ化異方性導電層を形成するBステージ化工程とをさらに備えていてもよい。
【0130】
図1に、本発明の第1の実施形態に係る積層体を模式的に断面図で示す。
【0131】
図1に示す積層体1は、第1の接続対象部材2と、絶縁層6Aとを備える。
【0132】
第1の接続対象部材2は表面2aに、突出した複数の第1の電極2bを有する。絶縁層6Aは、複数の第1の電極2b上と複数の第1の電極2b間の隙間X上とに積層されている。複数の第1の電極間2bの隙間Xは、第1の電極2bが無い部分の凹部である。
【0133】
絶縁層6Aは、上述した絶縁材料により形成されている。絶縁層6Aは、導電性粒子を含まない。絶縁層6Aは、絶縁層6Aに接している隣り合う複数の第1の電極2b間を絶縁している。
【0134】
突出した第1の電極2bの突出高さは、好ましくは3μm以上、より好ましくは10μm以上、好ましくは50μm以下、より好ましくは20μm以下である。隣り合う第1の電極2b間の隙間Xの距離は、好ましくは4μm以上、より好ましくは8μm以上、好ましくは50μm以下、より好ましくは20μm以下である。隣り合う第1の電極2b間の隙間の距離は、凹部の幅であり、第1の電極2bが設けられていない部分の寸法である。第1の電極の突出高さ及び隣り合う第1の電極間の隙間の距離が上記下限以上及び上記上限以下である場合に、従来の接続構造体の製造方法では、特に絶縁層が設けられていない第1の接続対象部材を用いて接続構造体を製造すると、電極間の接続信頼性が特に低くなりやすい。これに対して、本発明に係る積層体(絶縁層付き第1の接続対象部材)を用いて、接続構造体を作製することにより、第1の電極の突出高さ及び隣り合う第1の電極間の隙間の距離が上記下限以上及び上記上限以下であっても、接続信頼性が十分に高くなる。特に、上記第1の電極間の隙間の距離が上記上限以下であっても、横方向に隣り合う第1の電極間が導電性粒子により電気的に接続されるのを効果的に抑制できる。
【0135】
第1の接続対象部材2における突出した第1の電極2b上の絶縁層6Aの厚みは、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上、更に好ましくは3μm以上、好ましくは20μm以下、より好ましくは10μm以下、更に好ましくは5μm以下である。
【0136】
積層体1は、図2(a)〜(c)に示す各工程を経て、以下のようにして得ることができる。ここでは、第1の接続対象部材2が半導体チップ(分割後半導体ウェーハ)である場合の積層体1の製造方法を説明する。
【0137】
図2(a)に示すように、複数の第1の接続対象部材2(個々の半導体チップ、分割後半導体ウェーハ)の集合体である第1の接続対象部材2A(半導体ウェーハ)を用意する。第1の接続対象部材2Aは表面2aに、突出した複数の第1の電極2bを有する。第1の電極2bが上側となるように第1の接続対象部材2Aを配置する。
【0138】
次に、図2(b)に示すように、第1の接続対象部材2Aを用いて、複数の第1の電極2b上及び複数の第1の電極2b間の隙間X上に、複数の第1の電極2bを覆うように絶縁層6AA(分割前絶縁層)を積層する。絶縁層6AAは上述した絶縁材料により形成する。上記絶縁材料が溶剤を含む場合には、乾燥により溶剤を除去して絶縁層6AAを形成してもよい。このとき、フィルム状の絶縁材料が離型フィルム上に積層された積層フィルムを用いて、フィルム状の絶縁材料をラミネートすることにより、絶縁層6AAを形成してもよい。
【0139】
次に、図2(b)に示す破線部分で、第1の接続対象部材2A(半導体ウェーハ)を切断して、第1の接続対象部材2(個々の半導体チップ、分割後半導体ウェーハ)にして、積層体1を得る。絶縁層6AAを第1の接続対象部材2Aとともに切断することで、分割後絶縁層である絶縁層6Aが得られる。
【0140】
得られた積層体1はピックアップされ、図2(c)に示すように、接続構造体の製造前に容器51中に絶縁層6A側から載せられる。このように、多くの接続構造体を製造する場合には、積層体1は容器51中に仮保管されることが一般的である。
【0141】
容器51中に積層体1が載せられた状態では、絶縁層6Aの表面6aは容器51と接している。このため、絶縁層6Aの表面6aのべたつきは少ない方が好ましい。べたつきが少ないと、接続構造体を得るために積層体1を再ピックアップする際に、積層体1を容器51から容易に取り出すことができる。本発明に係る絶縁材料の使用により、絶縁層6Aの表面のべたつきを抑制できるので、容器51から積層体1を容易に取り出すことができる。
【0142】
本発明に係る積層体の製造方法は、上記第1の接続対象部材として半導体ウェーハを用い、上記絶縁層を形成した後、半導体ウェーハを切断して、分割後半導体ウェーハである個々の半導体チップにする工程をさらに備えていてもよい。
【0143】
図6に、本発明の第2の実施形態に係る積層体を模式的に断面図で示す。
【0144】
図6に示す積層体21は、第1の接続対象部材2と、絶縁層6Aと、Bステージ化異方性導電層22Bとを備える。複数の第1の電極2b間の隙間Xには、Bステージ化異方性導電層22Bは配置されていない。複数の第1の電極間の隙間には、Bステージ化異方性導電層が配置されていないことが好ましい。
【0145】
Bステージ化異方性導電層22Bは、絶縁層6Aの第1の接続対象部材2側とは反対の表面6a上に積層されている。Bステージ化異方性導電層22Bは、硬化性成分と導電性粒子5とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料(異方性導電材料層)の溶剤を除去するか又は硬化を進行させることにより形成されている。導電性粒子5と第1の電極2bとの間には、絶縁層6Aが配置されている。Bステージ化異方性導電層22Bは、異方性導電材料層を形成した後、異方性導電材料層の溶剤を除去することにより形成してもよく、異方性導電材料層の硬化を進行させることにより形成してもよい。Bステージ化異方性導電層22Bは、異方性導電材料層の硬化を進行させることにより形成されていることが好ましい。Bステージ化異方性導電層22Bを、異方性導電材料層の溶剤を除去することにより形成する場合には、上記異方性導電材料は溶剤を含む。
【0146】
上記異方性導電材料は、異方性導電フィルムであってもよく、異方性導電ペーストであってもよい。上記異方性導電材料は、ペースト状の異方性導電ペーストであることが好ましい。上記異方性導電材料が異方性導電フィルムである場合に、導電性粒子を含む該異方性導電フィルムに導電性粒子を含まないフィルムが積層されて用いられてもよい。
【0147】
積層体21におけるBステージ化異方性導電層22Bの厚みは、導電性粒子5の平均粒子径の1.2倍以上であることが好ましく、2倍以上であることが好ましく、3倍以上であることが更に好ましく、20倍以下であることが好ましく、10倍以下であることがより好ましい。
【0148】
積層体21は、積層体1を用いて、図7(a)〜(c)に示す各工程を経て、以下のようにして得ることができる。ここでは、上記異方性導電材料として、光の照射により硬化可能な光硬化性成分と加熱により硬化可能な熱硬化性成分と導電性粒子5とを含む異方性導電材料を用いた場合の積層体21の製造方法を具体的に説明する。上記光硬化性成分と上記熱硬化性成分とにかえて、光の照射と加熱との双方により硬化可能な光及び熱硬化性成分を用いてもよい。
【0149】
先ず、図7(a)に示すように、積層体1を第1の接続対象部材2が下側、絶縁層6Aが上側となるように配置する。
【0150】
次に、図7(b)に示すように、絶縁層6Aの第1の接続対象部材2側とは反対の表面6a上に、上記異方性導電材料を配置して、異方性導電材料層22Aを積層する。このとき、第1の電極2b上に位置する絶縁層6A上に、1つ又は複数の導電性粒子5が配置されていることが好ましい。
【0151】
次に、異方性導電材料層22Aに光を照射することにより、異方性導電材料層22Aの硬化を進行させる。ここでは、異方性導電材料層22Aに光を照射して、異方性導電材料層22Aの硬化を進行させて、異方性導電材料層22AをBステージ化している(Bステージ化工程)。すなわち、図7(c)に示すように、絶縁層6Aの第1の接続対象部材2側とは反対の表面6a上に、Bステージ化異方性導電層22Bを形成して、積層体21を得る。Bステージ化により、絶縁層6AとBステージ化異方性導電層22Bとが仮接着される。Bステージ化異方性導電層22Bは、半硬化状態にある半硬化物である。Bステージ化異方性導電層22Bは、完全に硬化しておらず、熱硬化がさらに進行され得る。光の照射にかえて加熱により、異方性導電材料層22Aの硬化を進行させてもよい。異方性導電材料層22Aが溶剤を含む場合に、異方性導電材料層22Aの溶剤を除去して、Bステージ化異方性導電層22Bを形成してもよい。
【0152】
上記異方性導電材料を塗布しながら、異方性導電材料層22Aに光を照射することが好ましい。さらに、異方性導電材料の塗布と同時に、又は塗布の直後に、異方性導電材料層22Aに光を照射することも好ましい。塗布と光の照射とが上記のように行われた場合には、異方性導電材料層22Aの流動をより一層抑制できる。このため、接続構造体における導通信頼性がより一層高くなる。異方性導電材料を配置してから、すなわち異方性導電材料層22Aを積層してから光を照射するまでの時間は、0秒以上、好ましくは180秒以下、より好ましくは60秒以下である。
【0153】
異方性導電材料層22Aの硬化を適度に進行させるための光照射強度は、例えば、好ましくは0.1〜300mW/cm程度である。また、異方性導電材料層22Aの硬化を適度に進行させるための光の照射エネルギーは、例えば、好ましくは100〜10000mJ/cm程度である。光を照射する際に用いる光源は特に限定されない。該光源としては、例えば、波長420nm以下に充分な発光分布を有する光源等が挙げられる。また、光源の具体例としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ及びLEDランプ等が挙げられる。
【0154】
(接続構造体及び接続構造体の製造方法)
本発明に係る接続構造体は、突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、複数の上記第1の電極間の隙間上に積層された絶縁層と、上記絶縁層の上記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に積層された硬化物層と、上記硬化物層の上記絶縁層側とは反対側の表面上に積層されており、かつ複数の第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材とを備える。本発明に係る接続構造体では、上記絶縁層は、上述した絶縁材料により形成されている。本発明に係る接続構造体では、上記硬化物層は、硬化性成分と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料を本硬化させることにより形成されている。本発明に係る接続構造体では、複数の上記第1の電極と複数の上記第2の電極とは、上記導電性粒子により電気的に接続されている。
【0155】
本発明に係る接続構造体では、上記絶縁層が、複数の上記第1の電極上の少なくとも一部の領域及び上記第1の電極間の隙間上に積層されていてもよい。
【0156】
本発明に係る接続構造体の製造方法は、(1)突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、複数の上記第1の電極上及び複数の上記第1の電極間の隙間上に複数の上記第1の電極を覆うように積層された絶縁層とを備える積層体と、複数の第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材と該第2の接続対象部材の表面上に積層されたBステージ化異方性導電層とを備える第2の積層体とを用いて、上記第1の接続対象部材と上記絶縁層と上記Bステージ化異方性導電層と上記第2の接続対象部材とをこの順で積層するか、又は、(2)突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、複数の上記第1の電極上及び複数の上記第1の電極間の隙間上に複数の上記第1の電極を覆うように積層された絶縁層と、上記絶縁層の上記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に積層されたBステージ化異方性導電層とを備える積層体と、複数の第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材とを用いて、上記第1の接続対象部材と上記絶縁層と上記Bステージ化異方性導電層と上記第2の接続対象部材とをこの順で積層する工程と、上記Bステージ化異方性導電層を本硬化させて硬化物層を形成し、該硬化物層により上記第1,第2の接続対象部材を電気的に接続する本硬化工程とを備える。本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記絶縁層が、上述した絶縁材料により形成されている。本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記Bステージ化異方性導電層が、硬化性成分と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料の溶剤を除去するか又は硬化を進行させることにより形成されている。本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記第1の電極と上記Bステージ化異方性導電層に含まれている上記導電性粒子との間の上記絶縁層部分を排除して、上記第1,第2の電極に上記導電性粒子を接触させ、複数の上記第1の電極間の隙間上に上記絶縁層が積層された接続構造体を得る。上述の積層工程において、上述の(1)の方法で積層を行ってもよく、上述の(2)の方法で積層を行ってもよい。上述の(1)の方法で積層を行うことが好ましい。
【0157】
本発明に係る接続構造体の製造方法では、複数の上記第1の電極上の少なくとも一部の領域及び上記第1の電極間の隙間上に上記絶縁層が積層された接続構造体を得てもよい。
【0158】
図3に、本発明の第1の実施形態に係る接続構造体を模式的に断面図で示す。
【0159】
図3に示す接続構造体11は、第1の接続対象部材2と、第2の接続対象部材4と、絶縁層6と、硬化物層3とを備える。図3に示す接続構造体11は、図1に示す積層体1を用いて形成されている。
【0160】
絶縁層6は、複数の第1の電極2b上の一部の領域と複数の第1の電極2b間の隙間X(凹部)上とに積層されている。第1の電極2bに導電性粒子5が接触している部分において、複数の第1の電極2b上に絶縁層6は積層されていない。複数の第1の電極2bと該第1の電極2bとに接触している導電性粒子5との間には、絶縁層6は配置されていない。
【0161】
硬化物層3は、第1,第2の接続対象部材2,4を電気的に接続している接続部である。硬化物層3は、絶縁層6の第1の接続対象部材2側とは反対の表面6a上に積層されている。硬化物層3は、硬化性成分と導電性粒子5とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料を本硬化させることにより形成されている。硬化物層3は、硬化性成分と導電性粒子5とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料の溶剤を除去するか又は硬化を進行させた後、本硬化させることにより形成されていることが好ましい。複数の第1の電極2b間の隙間Xには、硬化物層3は配置されていない。
【0162】
第2の接続対象部材4は、硬化物層3の絶縁層6側とは反対側の表面上に積層されている。第2の接続対象部材4は表面4aに、突出した複数の第2の電極4bを有する。第1の電極2bと第2の電極4bとが対向するように、第1,第2の接続対象部材2,4が配置されている。第1の電極2bと第2の電極4bとの間には、1つ又は複数の導電性粒子5が配置されている。第1の電極2bと第2の電極4bとは、1つ又は複数の導電性粒子5により電気的に接続されている。第1の電極2bと該第1の電極2bに接触している導電性粒子5との間には、絶縁層6及び硬化物層3中の導電性粒子5を除く成分は配置されていない。第2の電極4bと該第2の電極4bに接触している導電性粒子5との間には、硬化物層3中の導電性粒子5を除く成分は配置されていない。
【0163】
接続構造体11は、積層体1を用いて、図4(a)〜(c)に示す各工程を経て、以下のようにして得ることができる。ここでは、上記異方性導電材料として、光の照射により硬化可能な光硬化性成分と加熱により硬化可能な熱硬化性成分と導電性粒子5とを含む異方性導電材料を用いた場合の接続構造体11の製造方法を具体的に説明する。上記光硬化性成分と上記熱硬化性成分とにかえて、光の照射と加熱との双方により硬化可能な光及び熱硬化性成分を用いてもよい。
【0164】
先ず、図4(a)に示すように、積層体1を第1の接続対象部材2が上側、絶縁層6Aが下側となるように配置する。また、複数の第2の電極4bを表面に有する第2の接続対象部材4と第2の接続対象部材4の表面4a上に積層されたBステージ化異方性導電層3Bとを備える第2の積層体16を用意する。第2の積層体16をBステージ化異方性導電層3Bが上側、第2の接続対象部材4が下側となるように配置する。また、第1の電極2bと第2の電極4bとを対向させる。
【0165】
次に、図4(b)に示すように、第1の接続対象部材2と絶縁層6AとBステージ化異方性導電層3Bと第2の接続対象部材4とをこの順で積層する。Bステージ化異方性導電層3Bの絶縁層6A側とは反対の表面3a上に、第2の接続対象部材4を積層する。第1の接続対象部材2の表面2aの複数の第1の電極2bと、第2の接続対象部材4の表面4aの複数の第2の電極4bとが対向するように、第2の接続対象部材4を積層する。この状態では、第1の電極2bとBステージ化異方性導電層3Bとの間の絶縁層6A部分を排除していない。第1の電極2bと導電性粒子5とは接触していない。
【0166】
このようにして、第1の接続対象部材2と絶縁層6AとBステージ化異方性導電層3Bと第2の接続対象部材4とをこの順で積層することで、絶縁信頼性が高い接続構造体11を得ることができる。特に複数の第1の電極2b間の隙間Xには、導電性粒子5を含むBステージ化異方性導電層3Bではなく絶縁層6Aが配置されているので、該複数の第1の電極2b間の隙間Xに導電性粒子5が配置され難くなり、この結果、接続構造体11の絶縁信頼性が高くなる。
【0167】
これに対して、従来の接続構造体の製造方法のように、突出した電極を表面に有する接続対象部材の表面上に異方性導電材料を直接塗布した場合には、電極間の隙間に導電性粒子が配置され、また電極上に配置された導電性粒子が流動して電極間の隙間に移動しやすい。このため、絶縁信頼性が高い接続構造体を得ることは困難である。
【0168】
次に、図4(c)に示すように、第2の接続対象部材4の積層の際に、Bステージ化異方性導電層3Bを加熱することにより、Bステージ化異方性導電層3Bを本硬化させ、硬化物層3を形成する(本硬化工程)。本硬化工程において、第1の電極2bとBステージ化異方性導電層3Bとの間の絶縁層6A部分を排除して、第1,第2の電極2b,4bに導電性粒子5を接触させる。第1の電極2bとBステージ化異方性導電層3Bとの間の絶縁層6A部分を排除した結果、絶縁層6が形成される。但し、第2の接続対象部材4の積層の前に、Bステージ化異方性導電層3Bを加熱してもよい。さらに、第2の接続対象部材4の積層の後に、Bステージ化異方性導電層3Bを加熱してもよい。加熱にかえて光の照射により、Bステージ化異方性導電層3Bを本硬化させてもよい。また、第2の接続対象部材4の積層工程において、第1の電極2bとBステージ化異方性導電層3Bとの間の絶縁層6A部分を排除して、第1,第2の電極2b,4bに導電性粒子5を接触させてもよい。但し、本硬化工程において、第1の電極2bとBステージ化異方性導電層3Bとの間の絶縁層6A部分を排除することが好ましい。
【0169】
加熱によりBステージ化異方性導電層3Bを硬化させる際の加熱温度は、好ましくは140℃以上、より好ましくは160℃以上、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下である。
【0170】
Bステージ化異方性導電層3Bを本硬化させる際に、加圧することが好ましい。加圧によって第1の電極2bと第2の電極4bとで導電性粒子5を圧縮することにより、第1,第2の電極2b,4bと導電性粒子5との接触面積を大きくすることができる。また、加圧によって、第1の電極2bとBステージ化異方性導電層3Bとの間の絶縁層6A部分を排除して、絶縁層6を形成することが好ましい。絶縁層6Aは本硬化時の加熱により流動性が高くなることが好ましい。また、絶縁層6Aは、Bステージ化異方性導電層3Bの本硬化時に、硬化することが好ましい。
【0171】
このようにして、第1の接続対象部材2と第2の接続対象部材4とが、硬化物層3又は絶縁層6を介して接続される。また、第1の電極2bと第2の電極4bとが、導電性粒子5を介して電気的に接続される。この結果、図3に示す接続構造体11が得られる。
【0172】
なお、図4(a)に示されている第2の積層体16は、図5(a)〜(c)に示す各工程を経て、以下のようにして得ることができる。
【0173】
先ず、図5(a)に示すように、第2の電極4bを表面4aに有する第2の接続対象部材4を用意する。第2の電極4bが上側となるように、第2の接続対象部材4を配置する。
【0174】
次に、図5(b)に示すように、第2の接続対象部材4の表面4a上に、上記異方性導電材料を配置して、異方性導電材料層3Aを積層する。このとき、第2の電極4b上に、1つ又は複数の導電性粒子5が配置されていることが好ましい。
【0175】
次に、異方性導電材料層3Aに光を照射することにより、異方性導電材料層3Aの硬化を進行させる。ここでは、異方性導電材料層3Aに光を照射して、異方性導電材料層3Aの硬化を進行させて、異方性導電材料層3AをBステージ化している(Bステージ化工程)。すなわち、図5(c)に示すように、第2の接続対象部材4の表面4a上に、Bステージ化異方性導電層3Bを形成して、第2の積層体16を得る。Bステージ化により、第2の接続対象部材4とBステージ化異方性導電層3Bとが仮接着される。Bステージ化異方性導電層3Bは、半硬化状態にある半硬化物である。Bステージ化異方性導電層3Bは、完全に硬化しておらず、熱硬化がさらに進行され得る。光の照射にかえて加熱により、異方性導電材料層3Aの硬化を進行させてもよい。異方性導電材料層3Aが溶剤を含む場合に、異方性導電材料層3Aの溶剤を除去して、Bステージ化異方性導電層3Bを形成してもよい。
【0176】
異方性導電材料層3Aを形成する塗布条件及び異方性導電材料層3Aの硬化を進行させる光照射条件は、異方性導電材料層22Aの場合と同様である。
【0177】
図8に、本発明の第2の実施形態に係る接続構造体を模式的に断面図で示す。
【0178】
図8に示す接続構造体31は、第1の接続対象部材2と、第2の接続対象部材4と、絶縁層6と、硬化物層22とを備える。図8に示す接続構造体31は、図6に示す積層体21を用いて形成されている。接続構造体31と接続構造体11とは、硬化物層22,3のみが異なっている。
【0179】
接続構造体31は、積層体21を用いて、図9(a)〜(c)を用いて、以下のようにして得ることができる。
【0180】
先ず、図9(a)に示すように、積層体21を第1の接続対象部材2が上側、Bステージ化異方性導電層22Bが下側となるように配置する。また、複数の第2の電極4bを表面に有する第2の接続対象部材4を用意する。第2の接続対象部材4を第2の電極4bが上側となるように配置する。また、第1の電極2bと第2の電極4bとを対向させる。
【0181】
次に、図9(b)に示すように、第1の接続対象部材2と絶縁層6AとBステージ化異方性導電層22Bと第2の接続対象部材4とをこの順で積層する。第2の接続対象部材4の表面4a上に、積層体21をBステージ化異方性導電層22B側から積層する。第1の接続対象部材2の表面2aの複数の第1の電極2bと、第2の接続対象部材4の表面4aの複数の第2の電極4bとが対向するように、第2の接続対象部材4の表面4a上に積層体21を積層する。この状態では、第1の電極2bとBステージ化異方性導電層22Bとの間の絶縁層6A部分を排除していない。導電性粒子5と第1の電極2bとは接触していない。
【0182】
さらに、図9(c)に示すように、積層体21の積層の際に、Bステージ化異方性導電層22Bを加熱することにより、Bステージ化異方性導電層22Bを本硬化させ、硬化物層22を形成する(本硬化工程)。本硬化工程において、第1の電極2bとBステージ化異方性導電層22Bとの間の絶縁層6A部分を排除して、第1,第2の電極2b,4bに導電性粒子5を接触させる。第1の電極2bとBステージ化異方性導電層22Bとの間の絶縁層6A部分を排除した結果、絶縁層6が形成される。
【0183】
加熱によりBステージ化異方性導電層22Bを硬化させる際の加熱温度は、Bステージ化異方性導電層3Bの場合と同様である。
【0184】
このようにして、第1の接続対象部材2と第2の接続対象部材4とが、硬化物層22又は絶縁層6を介して接続される。また、第1の電極2bと第2の電極4bとが、導電性粒子5を介して電気的に接続される。この結果、図8に示す接続構造体31が得られる。
【0185】
上述した接続構造体の製造方法では、光硬化と熱硬化とが併用されているため、異方性導電材料を短時間で硬化させることが可能である。接続構造体の作製時に、上記異方性導電材料層を熱の付与又は光の照射によりBステージ化した後に、加熱して本硬化させることで、異方性導電材料層又はBステージ化異方性導電層に含まれている導電性粒子が、硬化段階で過度に流動し難くなる。従って、導電性粒子が所定の領域に配置されやすくなる。具体的には、接続されるべき上下の電極間に導電性粒子を配置することができ、接続されてはならない隣接する電極間が複数の導電性粒子を介して電気的に接続されるのをより一層抑制できる。このため、接続構造体における電極間の絶縁信頼性及び導通信頼性をより一層高めることができる。
【0186】
また、接続構造体の作製時に、上記異方性導電材料層を光の照射によりBステージ化した後に、加熱して本硬化させることで、Bステージ化異方性導電層における硬化状態を容易にかつ精度よく制御できる。このため、Bステージ化異方性導電層に含まれている導電性粒子が、本硬化段階で過度に流動するのをより一層抑制できる。従って、導電性粒子が所定の領域に配置されやすくなる。このため、接続構造体における電極間の絶縁信頼性及び導通信頼性を、更に一層高めることができる。
【0187】
本発明に係る接続構造体及び本発明に係る接続構造体の製造方法は、例えば、フレキシブルプリント基板とガラス基板との接続(FOG(Film on Glass))、半導体チップとフレキシブルプリント基板との接続(COF(Chip on Film))、半導体チップとガラス基板との接続(COG(Chip on Glass))、又はフレキシブルプリント基板とガラスエポキシ基板との接続(FOB(Film on Board))等に使用できる。
【0188】
本発明に係る接続構造体及び本発明に係る接続構造体の製造方法は、COG用途に好適である。本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材として、半導体ウェーハ又は半導体チップ(分割後半導体ウェーハ)とガラス基板とを用いることが好ましい。
【0189】
COG用途では、特に、半導体チップとガラス基板との電極間を、異方性導電材料の導電性粒子により確実に接続することが困難なことが多い。例えば、COG用途の場合には、半導体チップの隣り合う電極間、及びガラス基板の隣り合う電極間の間隔が8〜20μm程度であることがあり、微細な配線が形成されていることが多い。微細な配線が形成されていても、本発明に係る接続構造体の製造方法により、導電性粒子を電極間に精度よく配置することができることから、半導体チップとガラス基板との電極間を高精度に接続することができ、導通信頼性を高めることができる。
【0190】
また、COG用途では、特に、半導体チップとガラス基板との双方が硬い。このため、接続構造体における絶縁信頼性が低くなりやすい。これに対して、本発明では、硬い半導体チップとガラス基板とを接続した場合であっても、絶縁信頼性を十分に高めることができる。
【0191】
COG用途では、第1の接続対象部材の突出した第1の電極の表面を、絶縁層を積層する前に平坦化しておくことで、第1の接続対象部材と第2の接続対象部材との接続信頼性が高くなる。第1の接続対象部材の突出した第1の電極が銅電極である場合、電極のヤング率が高いため、接続時に突出した電極の変形が小さい。このため、接続構造体の複数の電極間で導電性粒子の変形量がばらつくことがあるため、第1の電極の表面を予め平坦化しておくことが好ましい。
【0192】
また、本発明に係る接続構造体及び本発明に係る接続構造体の製造方法は、半導体ウェーハと他の接続対象部材との接続に好適に用いられる。さらに、半導体チップと他の接続対象部材とが接続された接続構造体を得るために、半導体ウェーハと他の接続対象部材とが接続された接続構造体を得るために好適に用いられる。この場合には、上記第1の接続対象部材又は上記第2の接続対象部材として半導体ウェーハが用いられる。特に、上記第1の接続対象部材として、半導体ウェーハを用いることが好ましい。接続構造体では、上記第1の接続対象部材が、半導体ウェーハであるか、又は分割後半導体ウェーハである個々の半導体チップであることが好ましい。また、上記第1の接続対象部材又は上記第2の接続対象部材として半導体ウェーハを用いる場合には、本発明に係る接続構造体の製造方法は、該半導体ウェーハを切断して、分割後半導体ウェーハである個々の半導体チップにする工程をさらに備えていてもよい。本発明に係る接続構造体の製造方法は、上記硬化物層を形成した後、上記第1の接続対象部材と上記絶縁層と上記硬化物層と上記第2の接続対象部材との積層体を切断して、上記半導体ウェーハを個々の半導体チップに分割する工程をさらに備えていてもよい。
【0193】
上記第1の接続対象部材又は上記第2の接続対象部材が半導体ウェーハである場合には、第1の接続対象部材と第2の接続対象部材との積層時に、導電性粒子の濃度むらが発生し、隣接する電極間での絶縁性が確保しにくいという問題がある。これに対して、本発明に係る接続構造体及び本発明に係る接続構造体の製造方法により、上記第1の接続対象部材又は上記第2の接続対象部材が半導体ウェーハであっても、隣接する電極間での絶縁性を良好にすることができる。
【0194】
上記第1の接続対象部材が半導体ウェーハであり、該半導体ウェーハをダイシング等により個片化する場合、上記絶縁層は透明であることが好ましい。半導体ウェーハ上に形成する上記絶縁層の厚みにて、絶縁層のヘーズ値は好ましくは60%以下、より好ましくは20%以下である。ヘーズ値は、目的の厚みとなる絶縁層のフィルムを作製し、JIS K7136に準拠して、該フィルムを用いた透過率測定により得られたTh=Td/Tt(Tdは散乱光線透過率、Ttは全光線透過率)により求めることができる。
【0195】
上記絶縁層及び上記異方性導電材料の測定温度範囲60〜150℃での最低溶融粘度η2は、好ましくは1Pa・s以上、より好ましくは10Pa・s以上、好ましくは50000Pa・s以下である。上記最低溶融粘度η2の測定温度範囲は、より好ましくは60〜120℃、更に好ましくは70〜100℃である。上記最低溶融粘度η2が1Pa・s未満であると、樹脂の流出によりボイドが発生しやすくなる傾向がある。上記最低溶融粘度η2が上記上限以下であると、絶縁信頼性及び導通信頼性がより一層高くなる。
【0196】
上記最低溶融粘度は、レオメーターを用いて、最低複素粘度η*を測定することにより求められる。測定条件は、歪制御1rad、周波数1Hz、昇温速度20℃/分、測定温度範囲60〜150℃とする。
【0197】
上記レオメーターとしては、STRESSTECH(EOLOGICA社製)等が挙げられる。
【0198】
上記絶縁層の最低溶融粘度よりも、上記異方性導電材料の最低溶融粘度の方が高いことが好ましい。絶縁層の最低溶融粘度は、好ましくは1Pa・s以上、より好ましくは100Pa・s以上、好ましくは10000Pa・s以下、より好ましくは7000Pa・s以下、更に好ましくは4500Pa・s以下である。上記異方性導電材料の最低溶融粘度は、好ましくは100Pa・s以上、より好ましくは1000Pa・s以上、好ましくは50000Pa・s以下、より好ましくは30000Pa・s以下、更に好ましくは8000Pa・s以下である。上記絶縁層の最低溶融粘度と上記異方性導電材料の最低溶融粘度との差の絶対値は、好ましくは1000Pa・s以上、より好ましくは3000Pa・s以上である。上記絶縁層の最低溶融粘度と上記異方性導電材料の最低溶融粘度とが好ましい上記値を示すと、ボイドの排出性及び導電性粒子の捕捉率が良くなる。上記異方性導電材料の最低溶融粘度よりも、上記絶縁層の最低溶融粘度の方が高い場合、上記異方性導電材料の最低溶融温度が上記下限以上及び上記上限以下であれば、ボイドの排出性及び導電性粒子の捕捉率が良くなる。
【0199】
上記異方性導電材料の最低溶融温度よりも、上記絶縁層の最低溶融温度の方が低いことが好ましい。上記絶縁層の最低溶融温度は、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上、好ましくは110℃以下、より好ましくは100℃以下である。上記異方性導電材料の最低溶融温度は、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下である。上記絶縁層の最低溶融温度と上記異方性導電材料の最低溶融温度との差の絶対値は、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上である。上記絶縁層の最低溶融温度と上記異方性導電材料の最低溶融温度とが上記下限以上及び上記上限以下であると、ボイドの排出性及び導電性粒子の捕捉率が良くなる。上記最低溶融温度とは、上記最低溶融粘度を示す温度である。
【0200】
上記異方性導電材料の上記最低溶融粘度を示す温度での1Hzにおける粘度η2(Pa・s)の最低溶融粘度を示す温度での10Hzにおける粘度η3(Pa・s)に対する粘度比(η2/η3)は、好ましくは2以上、より好ましくは3以上、更に好ましくは4以上である。上記粘度比(η2/η3)が上記下限以上であると、硬化物層により一層ボイドが生じ難くなる。上記粘度比(η2/η3)が3以上であると、硬化物層にボイドがかなり生じ難くなる。
【0201】
さらに、上記粘度比(η2/η3)が上記下限以上であると、硬化前又は硬化時に上記異方性導電材料が意図せずに濡れ拡がるのを抑制でき、接続構造体における汚染が生じ難くなる。従って、上記粘度比(η2/η3)が上記下限以上であると、硬化物層におけるボイドの抑制と上記異方性導電材料層又は上記Bステージ化異方性導電層の流動による汚染の抑制との双方の効果を得ることができる。上記粘度比(η2/η3)の上限は特に限定されないが、上記粘度比(η2/η3)は、8以下であることが好ましい。
【0202】
上記絶縁層と上記異方性導電材料とのDSC(示差走査熱量測定)による発熱ピーク温度に関しては、上記異方性導電材料の発熱ピーク温度よりも、上記絶縁層の発熱ピーク温度の方が高いことが好ましい。上記異方性導電材料の発熱ピーク温度と上記絶縁層の発熱ピーク温度との差の絶対値は、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上である。これにより、ボイドの排出性及び導電性粒子の捕捉率が良くなる。
【0203】
上記絶縁層と上記異方性導電材料とのDSC(示差走査熱量測定)による発熱に関しては、上記異方性導電材料の発熱よりも、上記絶縁層の発熱の方が小さいことが好ましい。これにより、ボイドの排出性及び導電性粒子の捕捉率が良くなる。
【0204】
硬化した絶縁層及び異方導電材料が硬化した硬化物層の弾性率は、25℃で好ましくは100MPa以上、好ましくは4GPa以下であり、更に85℃で好ましくは10MPa以上、好ましくは3GPa以下である。上記弾性率が上記下限以上及び上記上限以下であると、熱履歴を受けた場合の接続信頼性が高くなる。
【0205】
硬化した絶縁層及び上記異方導電ペーストが硬化した硬化物層のガラス転移温度Tgはそれぞれ、好ましくは50℃以上、好ましくは180℃以下である。上記ガラス転移温度が上記下限以上及び上記上限以下であると、熱履歴を受けた場合の接続構造体の接続信頼性が高くなる。
【0206】
硬化した絶縁層及び上記異方導電ペーストが硬化した硬化物層の−30℃〜85℃の平均熱膨張係数は、好ましくは110ppm/℃以下、より好ましくは70ppm/℃以下である。上記平均熱膨張係数が上記下限以上及び上記上限以下であると、熱履歴を受けた場合の接続構造体の接続信頼性が高くなる。
【0207】
上記弾性率及び上記Tgは、粘弾性測定機DVA−200(アイティー計測制御社製)を用い、昇温速度5℃/min、変形率0.1%及び10Hzの条件で測定される。tanδのピーク時の温度をTg(ガラス転移点)とする。
【0208】
上記異方性導電材料を硬化させる方法としては、異方性導電材料に光を照射してBステージ化した後、更に光を照射して本硬化させる方法、異方性導電材料を加熱してBステージ化した後、更に加熱して本硬化させる方法、異方性導電材料に光を照射してBステージ化した後、更に加熱して本硬化させる方法、並びに異方性導電材料を加熱してBステージ化した後、更に光を照射して本硬化させる方法等が挙げられる。また、光硬化の速度及び熱硬化の速度が異なる場合などには、光の照射と加熱とを同時に行ってもよい。上記Bステージ化工程において、光の照射により、上記異方性導電材料の硬化を進行させて、Bステージ化異方性導電層を形成し、上記本硬化工程において、加熱により、上記Bステージ化異方性導電層を本硬化させることが好ましい。光硬化と熱硬化との併用により、異方性導電材料を短時間で効率的に硬化させることができる。
【0209】
さらに、上記異方性導電材料を硬化させる方法としては、異方性導電材料の溶剤を除去してBステージ化した後、更に光を照射して本硬化させる方法、並びに異方性導電材料の溶剤を除去してBステージ化した後、更に加熱して本硬化させる方法も挙げられる。
【0210】
上記異方性導電材料は、加熱により硬化可能な異方性導電材料であり、上記硬化性化合物として、加熱により硬化可能な硬化性化合物(熱硬化性化合物、又は光及び熱硬化性化合物)を含んでいてもよい。該加熱により硬化可能な硬化性化合物は、光の照射により硬化しない硬化性化合物(熱硬化性化合物)であってもよく、光の照射と加熱との双方により硬化可能な硬化性化合物(光及び熱硬化性化合物)であってもよい。
【0211】
上記異方性導電材料は、光の照射により硬化可能な異方性導電材料であり、上記硬化性化合物として、光の照射により硬化可能な硬化性化合物(光硬化性化合物、又は光及び熱硬化性化合物)を含んでいてもよい。該光の照射により硬化可能な硬化性化合物は、加熱により硬化しない硬化性化合物(光硬化性化合物)であってもよく、光の照射と加熱との双方により硬化可能な硬化性化合物(光及び熱硬化性化合物)であってもよい。
【0212】
また、上記異方性導電材料は、光の照射と加熱との双方により硬化可能な異方性導電材料であることが好ましい。上記硬化性化合物として、光の照射により硬化可能な硬化性化合物と、加熱により硬化可能な硬化性化合物とを含むことが好ましい。この場合には、光の照射により異方性導電材料を半硬化(Bステージ化)させ、異方性導電材料の流動性を低下させた後、加熱により異方性導電材料を容易に本硬化させることができる。上記異方性導電材料に含まれる上記硬化性成分は、光の照射により可能な光硬化性成分と加熱により硬化可能な熱硬化性成分とを含むか、又は光の照射と加熱との双方により硬化可能な光及び熱硬化性成分を含むことが好ましい。
【0213】
(異方性導電材料)
以下、上記異方性導電材料に好適に用いられる各成分の詳細を説明する。
【0214】
[硬化性化合物]
上記異方性導電材料に含まれている硬化性化合物は特に限定されない。該硬化性化合物として、従来公知の硬化性化合物が使用可能である。上記硬化性化合物は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
【0215】
上記硬化性化合物としては、オキセタン化合物、エポキシ化合物、エピスルフィド化合物、(メタ)アクリル化合物、フェノール化合物、アミノ化合物、不飽和ポリエステル化合物、ポリウレタン化合物、シリコーン化合物及びポリイミド化合物等が挙げられる。上記硬化性化合物は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
【0216】
上記硬化性化合物は、エポキシ基又はチイラン基を有する硬化性化合物を含有することが好ましい。エポキシ基を有する硬化性化合物は、エポキシ化合物である。チイラン基を有する硬化性化合物は、エピスルフィド化合物である。上記エポキシ基又はチイラン基を有する硬化性化合物は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
【0217】
上記硬化性化合物は、チイラン基を有する硬化性化合物を含有することがより好ましい。上記エピスルフィド化合物は、エポキシ基ではなくチイラン基を有するので、低温で速やかに硬化させることができる。すなわち、チイラン基を有するエピスルフィド化合物は、エポキシ基を有するエポキシ化合物と比較して、チイラン基に由来してより一層低い温度で硬化可能である。
【0218】
上記エポキシ基又はチイラン基を有する硬化性化合物は、芳香族環を有することが好ましい。上記芳香族環の種類としては、上述した芳香族環等が挙げられる。なかでも、上記芳香族環は、ベンゼン環、ナフタレン環又はアントラセン環であることが好ましく、ベンゼン環又はナフタレン環であることがより好ましい。また、ナフタレン環は、平面構造を有するためにより一層速やかに硬化させることができるので好ましい。
【0219】
上記異方性導電材料の硬化性を高める観点からは、上記硬化性化合物の全体100重量%中、上記エポキシ基又はチイラン基を有する硬化性化合物の含有量は、好ましくは10重量%以上、より好ましくは20重量%以上、100重量%以下である。上記硬化性化合物の全量が上記エポキシ基又はチイラン基を有する硬化性化合物であってもよい。上記エポキシ基又はチイラン基を有する硬化性化合物と該エポキシ基又はチイラン基を有する硬化性化合物とは異なる他の硬化性化合物とを併用する場合には、上記硬化性化合物の全体100重量%中、上記エポキシ基又はチイラン基を有する硬化性化合物の含有量は、好ましくは99重量%以下、より好ましくは95重量%以下、更に好ましくは90重量%以下、特に好ましくは80重量%以下である。
【0220】
上記硬化性化合物は、エポキシ基又はチイラン基を有する硬化性化合物とは異なる他の硬化性化合物をさらに含有していてもよい。該他の硬化性化合物としては、不飽和二重結合を有する硬化性化合物、フェノール硬化性化合物、アミノ硬化性化合物、不飽和ポリエステル硬化性化合物、ポリウレタン硬化性化合物、シリコーン硬化性化合物及びポリイミド硬化性化合物等が挙げられる。上記他の硬化性化合物は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
【0221】
上記異方性導電材料の硬化を容易に制御したり、接続構造体における導通信頼性をより一層高めたりする観点からは、上記硬化性化合物は、不飽和二重結合を有する硬化性化合物を含有することが好ましい。上記異方性導電材料の硬化を容易に制御したり、接続構造体における導通信頼性をさらに一層高めたりする観点からは、上記不飽和二重結合を有する硬化性化合物は、(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物であることが好ましい。上記(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物の使用により、Bステージ化した異方性導電材料全体(光が直接照射された部分と光が直接照射されなかった部分とを含む)で硬化率を好適な範囲に制御することが容易になり、得られる接続構造体における導通信頼性がより一層高くなる。
【0222】
Bステージ化した異方性導電材料層の硬化率を容易に制御し、更に得られる接続構造体の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物は、(メタ)アクリロイル基を1個又は2個有することが好ましい。
【0223】
上記(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物としては、エポキシ基及びチイラン基を有さず、かつ(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物、及びエポキシ基又はチイラン基を有し、かつ(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物が挙げられる。
【0224】
上記(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物として、(メタ)アクリル酸と水酸基を有する化合物とを反応させて得られるエステル化合物、(メタ)アクリル酸とエポキシ化合物とを反応させて得られるエポキシ(メタ)アクリレート、又はイソシアネートに水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート等が好適に用いられる。
【0225】
上記(メタ)アクリル酸と水酸基を有する化合物とを反応させて得られるエステル化合物は特に限定されない。該エステル化合物として、単官能のエステル化合物、2官能のエステル化合物及び3官能以上のエステル化合物のいずれも使用可能である。
【0226】
上記エポキシ基又はチイラン基を有し、かつ(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物は、エポキシ基を2個以上又はチイラン基を2個以上有する化合物の一部のエポキシ基又は一部のチイラン基を、(メタ)アクリロイル基に変換することにより得られる硬化性化合物であることが好ましい。この硬化性化合物は、部分(メタ)アクリレート化エポキシ化合物又は部分(メタ)アクリレート化エピスルフィド化合物である。
【0227】
上記硬化性化合物は、エポキシ基を2個以上又はチイラン基を2個以上有する化合物と、(メタ)アクリル酸との反応物を含有することが好ましい。この反応物は、エポキシ基を2個以上又はチイラン基を2個以上有する化合物と(メタ)アクリル酸とを、常法に従って塩基性触媒の存在下で反応することにより得られる。エポキシ基又はチイラン基の20%以上が(メタ)アクリロイル基に変換(転化率)されていることが好ましい。該転化率は、より好ましくは30%以上、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下である。エポキシ基又はチイラン基の40%以上、60%以下が(メタ)アクリロイル基に変換されていることが最も好ましい。
【0228】
上記部分(メタ)アクリレート化エポキシ化合物としては、ビスフェノール型エポキシ(メタ)アクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート、カルボン酸無水物変性エポキシ(メタ)アクリレート、及びフェノールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0229】
上記硬化性化合物として、エポキシ基を2個以上又はチイラン基を2個以上有するフェノキシ樹脂の一部のエポキシ基又は一部のチイラン基を(メタ)アクリロイル基に変換した変性フェノキシ樹脂を用いてもよい。すなわち、エポキシ基又はチイラン基と(メタ)アクリロイル基とを有する変性フェノキシ樹脂を用いてもよい。
【0230】
また、上記硬化性化合物は、架橋性化合物であってもよく、非架橋性化合物であってもよい。該架橋性化合物及び非架橋性化合物としては、上記絶縁材料に使用可能な上述した架橋性化合物及び非架橋性化合物が挙げられる。
【0231】
熱硬化性化合物と光硬化性化合物とを併用する場合には、光硬化性化合物と熱硬化性化合物との配合比は、光硬化性化合物と熱硬化性化合物との種類に応じて適宜調整される。上記異方性導電材料は、光硬化性化合物と熱硬化性化合物とを重量比で、1:99〜90:10で含むことが好ましく、5:95〜60:40で含むことがより好ましく、10:90〜40:60で含むことが更に好ましい。
【0232】
[熱硬化剤]
上記異方性導電材料は、熱硬化成分である熱硬化剤を含むことが好ましい。該熱硬化剤は特に限定されない。上記熱硬化剤として、従来公知の熱硬化剤を用いることができる。上記熱硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤、酸無水物、熱カチオン硬化剤及び熱ラジカル発生剤等が挙げられる。上記熱硬化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
【0233】
異方性導電材料を低温でより一層速やかに硬化させる観点からは、上記異方性導電材料は、イミダゾール硬化剤、ポリチオール硬化剤、アミン硬化剤又は熱カチオン硬化剤を含むことが好ましい。
【0234】
また、異方性導電材料の保存安定性を高めることができるので、潜在性の硬化剤が好ましい。該潜在性の硬化剤は、潜在性イミダゾール硬化剤、潜在性ポリチオール硬化剤又は潜在性アミン硬化剤であることが好ましい。上記熱硬化剤は、ポリウレタン樹脂又はポリエステル樹脂等の高分子物質で被覆されていてもよい。
【0235】
上記イミダゾール硬化剤としては、特に限定されず、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン及び2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。
【0236】
上記ポリチオール硬化剤としては、特に限定されず、トリメチロールプロパントリス−3−メルカプトプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス−3−メルカプトプロピオネート及びジペンタエリスリトールヘキサ−3−メルカプトプロピオネート等が挙げられる。
【0237】
上記アミン硬化剤としては、特に限定されず、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラスピロ[5.5]ウンデカン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、メタフェニレンジアミン及びジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。
【0238】
上記熱カチオン硬化剤として、ヨードニウム塩やスルフォニウム塩が好適に用いられる。例えば、上記熱カチオン硬化剤の市販品としては、三新化学社製のサンエイドSI−45L、SI−60L、SI−80L、SI−100L、SI−110L、SI−150Lや、ADEKA社製のアデカオプトマーSP−150、SP−170等が挙げられる。
【0239】
好ましい熱カチオン硬化剤のアニオン部分としては、SbF、PF、BF、及びB(Cが挙げられる。
【0240】
電極間の導通信頼性及び接続構造体の高温高湿下での接続信頼性をより一層高める観点からは、上記異方性導電材料は、熱ラジカル発生剤を含むことが好ましい。上記熱ラジカル発生剤は特に限定されない。上記熱ラジカル発生剤として、従来公知の熱ラジカル発生剤を用いることができる。上記熱ラジカル発生剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。ここで、「熱ラジカル発生剤」とは、加熱によってラジカル種を生成する化合物を意味する。
【0241】
上記熱ラジカル発生剤としては、上記絶縁材料に使用可能な上述した熱ラジカル発生剤が挙げられる。
【0242】
上記熱硬化剤の含有量は特に限定されない。上記加熱により硬化可能な硬化性化合物100重量部に対して、上記熱硬化剤の含有量は、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは0.05重量部以上、更に好ましくは5重量部以上、特に好ましくは10重量部以上、好ましくは40重量部以下、より好ましくは30重量部以下、更に好ましくは20重量部以下である。上記熱硬化剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、異方性導電材料が充分に熱硬化する。
【0243】
上記熱硬化剤が熱ラジカル発生剤を含む場合に、上記加熱により硬化可能な硬化性化合物100重量部に対して、上記熱ラジカル発生剤の含有量は、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは0.05重量部以上、好ましくは10重量部以下、より好ましくは5重量部以下である。上記熱ラジカル発生剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、異方性導電材料が充分に熱硬化する。
【0244】
[光硬化開始剤]
上記異方性導電材料は、光硬化成分である光硬化開始剤を含むことが好ましい。該光硬化開始剤は特に限定されない。上記光硬化開始剤として、従来公知の光硬化開始剤を用いることができる。電極間の導通信頼性及び接続構造体の接続信頼性をより一層高める観点からは、上記異方性導電材料は、光ラジカル発生剤を含むことが好ましい。上記光硬化開始剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
【0245】
上記光硬化開始剤としては、特に限定されず、アセトフェノン光硬化開始剤(アセトフェノン光ラジカル発生剤)、ベンゾフェノン光硬化開始剤(ベンゾフェノン光ラジカル発生剤)、チオキサントン、ケタール光硬化開始剤(ケタール光ラジカル発生剤)、ハロゲン化ケトン、アシルホスフィノキシド及びアシルホスフォナート等が挙げられる。上記光硬化開始剤として、光カチオン開始剤も挙げられる。
【0246】
上記アセトフェノン光硬化開始剤の具体例としては、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、メトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、及び2−ヒドロキシ−2−シクロヘキシルアセトフェノン等が挙げられる。上記ケタール光硬化開始剤の具体例としては、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
【0247】
上記異方性導電材料は、光カチオン開始剤を含むことが好ましい。光カチオン開始剤の使用により、光照射後の異方性導電材料の硬化を速やかに進行させることができる。さらに、導電性粒子により光が遮られて光が直接照射されなかった異方性導電材料層部分も、光カチオン開始剤の作用によるカチオン反応によって、硬化を充分に進行させることができる。
【0248】
上記光カチオン硬化剤としては、ヨードニウム系光カチオン硬化剤、オキソニウム系光カチオン硬化剤及びスルホニウム系光カチオン硬化剤等が挙げられる。上記ヨードニウム系光カチオン硬化剤としては、例えば、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスファート)等が挙げられる。上記オキソニウム系光カチオン硬化剤としては、例えば、トリメチルオキソニウムテトラフルオロボラート等が挙げられる。上記スルホニウム系光カチオン硬化剤としては、例えば、トリ−p−トリルスルホニウムヘキサフルオロホスファート及びトリフェニルスルホニウムブロミド等が挙げられる。なかでも、異方性導電材料の硬化性をより一層良好にし、電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、スルホニウム系光カチオン硬化剤が好ましい。
【0249】
上記光硬化開始剤の含有量は特に限定されない。上記光の照射により硬化可能な硬化性化合物100重量部に対して、上記光硬化開始剤の含有量(光硬化開始剤が光カチオン開始剤である場合には光カチオン開始剤の含有量)は、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.2重量部以上、好ましくは2重量部以下、より好ましくは1重量部以下である。上記光硬化開始剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、異方性導電材料を適度に光硬化させることができる。異方性導電材料に光を照射し、Bステージ化することにより、異方性導電材料の流動を抑制できる。
【0250】
[導電性粒子]
上記異方性導電材料に含まれている導電性粒子は、第1,第2の接続対象部材の電極間を電気的に接続する。上記導電性粒子は、導電性を有する粒子であれば特に限定されない。導電性粒子の導電層の表面が絶縁層により被覆されていてもよい。導電性粒子の導電層の表面が、絶縁性粒子により被覆されていてもよい。これらの場合には、接続対象部材の接続時に、導電層と電極との間の絶縁層又は絶縁性粒子が排除される。上記導電性粒子としては、例えば、有機粒子、無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子もしくは金属粒子等の表面を導電層で被覆した導電性粒子、並びに実質的に金属のみで構成される金属粒子等が挙げられる。上記導電層は特に限定されない。上記導電層としては、金層、銀層、銅層、ニッケル層、パラジウム層及び錫を含有する導電層等が挙げられる。
【0251】
電極と導電性粒子との接触面積を大きくし、電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に配置された導電層とを有することが好ましい。電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電性粒子は、少なくとも外側の表面が低融点金属層である導電性粒子であることが好ましい。上記導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に配置された導電層とを有し、該導電層の少なくとも外側の表面が、低融点金属層であることがより好ましい。また、上記金属粒子が、低融点金属であってもよい。
【0252】
上記低融点金属層は、低融点金属を含む層である。該低融点金属とは、融点が450℃以下の金属を示す。低融点金属の融点は300℃以下であることが好ましい。低融点金属は、加熱により溶融して電極に接合し、電極間を導通させる役割を有する。
【0253】
上記低融点金属を構成する低融点金属は特に限定されないが、錫、又は錫を含有する合金であることが好ましい。上記合金は、錫−銀合金、錫−銅合金、錫−銀−銅合金、錫−ビスマス合金及び錫−亜鉛合金等が挙げられる。上記低融点金属層は錫を含むことが好ましい。低融点金属層に含まれる金属100重量%中、錫の含有量は好ましくは30重量%以上、より好ましくは50重量%以上、更に好ましくは70重量%以上、特に好ましくは90重量%以上である。なかでも、各電極材料に対し濡れ性が優れることから、低融点金属は、錫、錫−銀合金又は錫−銀−銅合金であることが好ましい。なお、上記錫の含有量は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置(堀場製作所社製「ICP−AES」)、又は蛍光X線分析装置(島津製作所社製「EDX−800HS」)等を用いて測定可能である。
【0254】
また、上記低融点金属層は、はんだ層であることが好ましい。上記はんだ層を構成する材料は特に限定されないが、JIS Z3001:溶剤用語に基づき、液相線が450℃以下である溶可材であることが好ましい。上記はんだ層の組成としては、例えば亜鉛、金、鉛、銅、錫、ビスマス、インジウムなどを含む金属組成が挙げられる。なかでも低融点で鉛フリーである錫−インジウム系(117℃共晶)、又は錫−ビスマス系(139℃共晶)が好ましい。すなわち、はんだ層は、鉛を含まないことが好ましく、錫とインジウムとを含むはんだ層、又は錫とビスマスとを含むはんだ層であることが好ましい。
【0255】
更に、上記低融点金属と電極との接合強度を向上させるために、上記低融点金属に、ニッケル、銅、アンチモン、アルミニウム、亜鉛、鉄、金、チタン、リン、ゲルマニウム、テルル、コバルト、ビスマス、マンガン、クロム、モリブデン、パラジウム等の金属を含有させてもよい。なかでも、上記低融点金属と電極との接合強度を向上させる効果に優れていることから、上記低融点金属に、ニッケル、銅、アンチモン、アルミニウム、亜鉛を含有させることが好適である。低融点金属層と電極との接合強度をより一層高める観点からは、接合強度を高めるためのこれらの金属の含有量は、低融点金属層100重量%中、好ましくは0.0001重量%以上、好ましくは1重量%以下である。
【0256】
上記導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に配置された導電層とを有し、該導電層の外側の表面が低融点金属層であり、上記樹脂粒子と上記低融点金属層(はんだ層など)との間に、上記低融点金属層とは別に第2の導電層を有することが好ましい。この場合に、上記低融点金属層は上記導電層全体の一部であり、上記第2の導電層は上記導電層全体の一部である。
【0257】
上記低融点金属層とは別の上記第2の導電層は、金属を含むことが好ましい。該第2の導電層を構成する金属は、特に限定されない。該金属としては、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、亜鉛、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム及びカドミウム、並びにこれらの合金等が挙げられる。また、上記金属として、錫ドープ酸化インジウム(ITO)を用いてもよい。上記金属は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
【0258】
上記第2の導電層は、ニッケル層、パラジウム層、銅層又は金層であることが好ましく、ニッケル層又は金層であることがより好ましく、銅層であることが更に好ましい。導電性粒子は、ニッケル層、パラジウム層、銅層又は金層を有することが好ましく、ニッケル層又は金層を有することがより好ましく、銅層を有することが更に好ましい。これらの好ましい導電層を有する導電性粒子を電極間の接続に用いることにより、電極間の接続抵抗がより一層低くなる。また、これらの好ましい導電層の表面には、低融点金属層をより一層容易に形成できる。なお、上記第2の導電層は、はんだ層などの低融点金属層であってもよい。導電性粒子は、複数層の低融点金属層を有していてもよい。
【0259】
上記低融点金属層の厚みは、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上、更に好ましくは20nm以上、好ましくは40000nm以下、より好ましくは30000nm以下、更に好ましくは20000nm以下、特に好ましくは10000nm以下である。上記低融点金属層の厚みが上記下限以上であると、導電性が十分に高くなる。上記低融点金属層の厚みが上記上限以下であると、樹脂粒子と低融点金属層との熱膨張率の差が小さくなり、低融点金属層の剥離が生じ難くなる。
【0260】
導電層が低融点金属層以外の導電層である場合、又は導電層が多層構造を有する場合には、導電層の全体厚みは、好ましくは10nm以上、好ましくは40000nm以下、より好ましくは30000nm以下、更に好ましくは20000nm以下、特に好ましくは 10000nm以下である。
【0261】
上記導電性粒子の平均粒子径は、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、好ましくは100μm以下、より好ましくは20μm以下、更に好ましくは15μm以下、特に好ましくは10μm以下である。熱履歴を受けた場合の接続構造体の接続信頼性をより一層高める観点からは、導電性粒子の平均粒子径は、1μm以上、10μm以下であることが特に好ましく、1μm以上、4μm以下であることが最も好ましい。
【0262】
上記導電性粒子の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。導電性粒子の平均粒子径は、任意の導電性粒子50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求められる。
【0263】
上記導電性粒子の23℃での圧縮弾性率(10%K値)は、好ましくは1GPa以上、より好ましくは2GPa以上、好ましくは7GPa以下、より好ましくは5GPa以下である。上記導電性粒子の圧縮回復率は、好ましくは20%以上、より好ましくは30%以上、好ましくは60%以下、より好ましくは50%以下である。
【0264】
上記導電性粒子の含有量は特に限定されない。異方性導電材料100重量%中、上記導電性粒子の含有量は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上、更に好ましくは1重量%以上、好ましくは40重量%以下、より好ましくは30重量%以下、更に好ましくは19重量%以下である。上記導電性粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、接続されるべき上下の電極間に導電性粒子を容易に配置できる。さらに、接続されてはならない隣接する電極間が複数の導電性粒子を介して電気的に接続され難くなる。すなわち、隣り合う電極間の短絡をより一層防止できる。
【0265】
(他の成分)
上記異方性導電材料は、フィラーを含むことが好ましい。フィラーの使用により、異方性導電材料の硬化物の熱線膨張率を抑制できる。上記フィラーの具体例としては、シリカ、窒化アルミニウム、アルミナ、ガラス、窒化ボロン、窒化ケイ素、シリコーン、カーボン、グラファイト、グラフェン及びタルク等が挙げられる。フィラーは1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。熱伝導率が高いフィラーを用いると、本硬化時間が短くなる。
【0266】
上記異方性導電材料は、硬化促進剤をさらに含むことが好ましい。硬化促進剤の使用により、硬化速度をより一層速くすることができる。硬化促進剤は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
【0267】
上記硬化促進剤の具体例としては、イミダゾール硬化促進剤及びアミン硬化促進剤等が挙げられる。なかでも、イミダゾール硬化促進剤が好ましい。なお、イミダゾール硬化促進剤又はアミン硬化促進剤は、イミダゾール硬化剤又はアミン硬化剤としても用いることができる。
【0268】
上記異方性導電材料は、溶剤を含んでいてもよい。該溶剤の使用により、異方性導電材料の粘度を容易に調整できる。上記溶剤としては、上記絶縁材料に使用可能な上述した溶剤等が挙げられる。
【0269】
上記異方性導電材料は、チクソ付与剤を含むことが好ましい。該チクソ付与剤としては、上記絶縁材料に使用可能な上述したチクソ付与剤が挙げられる。
【0270】
上記異方性導電材料100重量%中、上記チクソ付与剤の含有量は好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは1重量%以上、好ましくは30重量%以下、より好ましくは15重量%以下である。上記チクソ付与剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、熱履歴を受けた場合の接続構造体の接続信頼性がより一層高くなる。
【0271】
第1,第2の接続対象部材の接続信頼性をより一層高める観点からは、上記異方性導電材料は、接着付与剤を含むことが好ましい。該接着付与剤としては、上記絶縁材料に使用可能な上述した接着付与剤等が挙げられる。
【0272】
上記異方性導電材料100重量%中、上記接着付与剤の含有量は好ましくは1重量%以上、より好ましくは5重量%以上、好ましくは50重量%以下、より好ましくは25重量%以下である。上記接着付与剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、第1,第2の接続対象部材の接続信頼性がより一層高くなる。
【0273】
上記異方性導電材料は、不純物イオンを低減する目的で、イオントラッパー等を含んでいてもよい。
【0274】
以下、本発明について、実施例及び比較例を挙げて具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【0275】
また、実施例及び比較例では、絶縁材料に以下の成分を用いた。
【0276】
[第1のエポキシ(メタ)アクリレート]
(1)エポキシ(メタ)アクリレートA(下記の合成例1で合成)
(合成例1)
エポキシ樹脂(DIC社製「EXA―4850−150」)113重量部と、アクリル酸18重量部と、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド1重量部とを混合し、窒素雰囲気下にて、120℃に加熱した。この結果、エポキシ基の数の95%が(メタ)アクリロイル基で変換されたエポキシ(メタ)アクリレートAを得た。
【0277】
[第2のエポキシ(メタ)アクリレート]
(1)エポキシ(メタ)アクリレートX(共栄社化学社製「エポキシエステル3002A」、数平均分子量592)
(2)エポキシ(メタ)アクリレートY(下記の合成例2で合成)
(合成例2)
下記式(11A)で表されるレゾルシノールジグリシジルエーテル(エポキシ基を有する化合物)を用意した。
【0278】
【化27】

【0279】
レゾルシノールジグリシジルエーテル111重量部と、アクリル酸76重量部と、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド1重量部とを混合し、窒素雰囲気下にて100℃に加熱した。この結果、エポキシ基の数の95%が(メタ)アクリロイル基で変換されたエポキシアクリレートを得た。得られたエポキシアクリレート(エポキシ(メタ)アクリレートY)は、下記式(1AA)で表されるエポキシアクリレートと下記式(1BB)で表されるエポキシアクリレートとを含む。
【0280】
【化28】

【0281】
【化29】

【0282】
(3)エポキシ(メタ)アクリレートZ(下記の合成例3で合成)
(合成例3)
下記式(12A)で表されるナフタレン型エポキシ化合物(エポキシ基を有する化合物)を用意した。
【0283】
【化30】

【0284】
上記ナフタレン型エポキシ化合物100重量部と、アクリル酸51重量部と、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド1重量部とを混合し、窒素雰囲気下にて、100℃に加熱した。この結果、エポキシ基の数の95%が(メタ)アクリロイル基で変換されたエポキシアクリレートを得た。得られたエポキシアクリレート(エポキシ(メタ)アクリレートZ)は、下記式(2AA)で表されるエポキシアクリレートと下記式(2BB)で表されるエポキシアクリレートと下記式(2CC)で表されるエポキシアクリレートとを含む。
【0285】
【化31】

【0286】
【化32】

【0287】
【化33】

【0288】
[熱ラジカル発生剤]
有機過酸化物(日油社製「パーブチルO」)
【0289】
[溶剤]
メチルエチルケトン
【0290】
また、実施例及び比較例では、異方性導電材料に以下の成分を用いた。
【0291】
[熱硬化性化合物]
下記式(Y1)で表される構造を有するエピスルフィド化合物Y1
【0292】
【化34】

【0293】
下記式(Y2)で表されるエピスルフィド化合物Y2
【0294】
【化35】

【0295】
EP−3300P(ADEKA社製、可撓性エピスルフィド樹脂)
【0296】
[光硬化性化合物]
EBECRYL3702(ダイセル・サイテック社製、脂肪酸変性エポキシアクリレート)
EBECRYL3708(ダイセル・サイテック社製、カプロラクトン変性エポキシアクリレート)
4HBAGE(日本化成社製、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル)
【0297】
[熱硬化剤]
TEP−2E4MZ(日本曹達社製、包摂イミダゾール)
【0298】
[光硬化開始剤]
イルガキュア819(BASF社製)
【0299】
[接着付与剤]
KBE−402(信越化学工業社製、シランカップリング剤)
【0300】
[フィラー]
表面メチル処理シリカ(平均粒径0.7mm、トクヤマ社製)
【0301】
[チクソ付与剤]
ナノシリカPM20L(トクヤマ社製)
【0302】
[柔軟性粒子]
KW−8800(三菱レイヨン社製、コアシェル粒子)
【0303】
[溶剤]
エチレングリコールジアセテート
【0304】
[導電性粒子]
導電性粒子A〜Dはいずれも、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面にニッケルめっき層が形成されており、かつ該ニッケルめっき層の表面に金めっき層が形成されている金属層を有する導電性粒子である。また、導電性粒子A〜Dの平均粒子径及び10%K値は以下の通りである。
【0305】
導電性粒子A(平均粒子径3μm、10%K値:4.5GPa)
導電性粒子B(平均粒子径3μm、10%K値:5.2GPa)
導電性粒子C(平均粒子径5μm、10%K値:3.2GPa)
導電性粒子D(平均粒子径7μm、10%K値:2.8GPa)
【0306】
(実施例1)
(1)絶縁材料の調製
下記の表1に示す成分を下記の表1に示す配合量で配合して、遊星式攪拌機を用いて2000rpmで10分間攪拌することにより、配合物を得た。得られた配合物を、ナイロン製ろ紙(孔径10μm)を用いてろ過することにより、絶縁材料を得た。
【0307】
(2)異方性導電材料の調製
下記の表1に示す成分を下記の表1に示す配合量で配合して、遊星式攪拌機を用いて2000rpmで5分間攪拌することにより、配合物を得た。得られた配合物を、ナイロン製ろ紙(孔径10μm)を用いてろ過することにより、異方性導電材料(異方性導電ペースト)を得た。
【0308】
(3)第1の積層体の作製
バンプサイズが20μm×100μm、ピッチが30μmである銅バンプ(突出した電極、高さ12μm)を上面に有する半導体ウェーハ(厚み400μm)を用意した。この半導体ウェーハの上面全面に、得られた絶縁材料をスピンコートにより塗布した。その後、80℃オーブン内にて20分間溶剤を乾燥により除去し、複数の電極上と該複数の電極間の隙間上とに、複数の電極を覆うように絶縁層を形成した。突出した電極上の絶縁層の厚みは4μm、突出した複数の電極間の隙間上の絶縁層の厚みは15μmであった。
【0309】
その後、ダイサー(DISCO社製「DFD6361」)を用いて、絶縁層付き半導体ウェーハをダイシングし、15mm×1.6mm×0.415mmの大きさに個片化した。このようにして、突出した複数の電極を上面に有する半導体チップ(分割後半導体ウェーハ、第1の接続対象部材)と、複数の電極上と該複数の電極間の隙間上とに絶縁層とを有する第1の積層体を得た。
【0310】
(4)接続構造体の作製
L/Sが20μm/10μmのITO電極を上面に有するガラス基板(第2の接続対象部材)を用意した。該ガラス基板上に、得られた異方性導電材料を厚さ20μmとなるようにスクリーン印刷により塗工し、異方性導電材料層を形成し、第2の積層体を得た。
【0311】
次に、得られた第2の積層体のBステージ化異方性導電層のガラス基板側と反対の表面上に、得られた第1の積層体を絶縁層側から電極/バンプ同士が対向するように積層した。その後、Bステージ化異方性導電層の温度が190℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの絶縁層側とは反対の表面上に加圧加熱ヘッドを載せ、3MPaの圧力をかけてBステージ化異方性導電層を190℃で20秒硬化させ、接続構造体を得た。得られた接続構造体では、第1の電極上の一部の領域にも絶縁層が配置されていた。
【0312】
(実施例2,3)
絶縁材料の調製の際に、配合成分の種類及び配合量を下記の表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、絶縁材料を得た。得られた絶縁材料を用いたこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
【0313】
(実施例4〜6)
異方性導電材料の調製の際に、配合成分の種類及び配合量を下記の表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電材料を得た。得られた異方性導電材料を用いたこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
【0314】
(実施例7)
実施例1で得られた絶縁材料を離型PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗工し、その後、80℃オーブン内にて20分間溶剤を乾燥により除去し、フィルム化した。このフィルムを、実施例1で用いた半導体ウェーハに80℃で真空ラミネートして、突出した複数の電極上と該複数の電極間の隙間上とに、突出した複数の電極を覆うように絶縁層を形成した半導体ウェーハを得た。突出した電極上の絶縁層の厚みは3μm、突出した複数の電極間の隙間上の絶縁層の厚みは15μmであった。その後、実施例1と同様にして絶縁層付き半導体ウェーハをダイシングし、第1の積層体を得た。得られた第1の積層体を用いたこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
【0315】
(実施例8)
半導体ウェーハにおけるバンプの材質を銅から、金に変更したこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
【0316】
(実施例9)
(1)異方性導電材料の調製
異方性導電材料の調製の際に、エチレングリコールジアセテート100重量部をさらに配合したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電材料を得た。
【0317】
(2)積層体の作製
実施例1で得られた絶縁材料を離型PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗工し、その後、80℃のオーブン内にて20分間溶剤を乾燥により除去しフィルム化した。このフィルムを、実施例1で用いた半導体ウェーハに80℃で真空ラミネートして、突出した複数の電極上と該複数の電極間の隙間上とに、突出した複数の電極を覆うように絶縁層を形成した半導体ウェーハを得た。突出した電極上の絶縁層の厚みは3μm、突出した複数の電極間の隙間上の絶縁層の厚みは15μmであった。その後、実施例1と同様にして、絶縁層付き半導体ウェーハをダイシングし、第1の積層体を得た。
【0318】
(3)接続構造体の作製
L/Sが20μm/10μmのITO電極を上面に有するガラス基板(第2の接続対象部材)を用意した。該ガラス基板上に、得られた異方性導電材料を乾燥後の厚さが20μmとなるようにスクリーン印刷により塗工し、異方性導電材料層を形成した。80℃で10分溶剤を乾燥することで異方性導電材料層の溶剤を除去し、Bステージ化異方性導電層を形成し、第2の積層体を得た。得られた積層体及び第2の積層体を用いて、実施例1と同様にして接続構造体を得た。
【0319】
(比較例1)
実施例1で得られた絶縁材料を離型PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗工し、その後、80℃オーブン内にて20分間溶剤を乾燥により除去しフィルム化した。このフィルムを、実施例1で用いた半導体ウェーハに80℃で真空ラミネートして、複数の電極上に絶縁層を形成せずに、複数の電極間の隙間上にのみ絶縁層を形成した半導体ウェーハを得た。複数の電極間の隙間上の絶縁層の厚みは12μmであった。その後、実施例1と同様にして絶縁層及びBステージ化異方性導電層付き半導体ウェーハをダイシングし、第1の積層体を得た。
【0320】
得られた第1の積層体を用いたこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を作製した。
【0321】
(比較例2)
絶縁材料の調製の際に、配合成分の種類及び配合量を下記の表1に示すように変更し、絶縁材料を得た。得られた絶縁材料を用いたこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。実施例1で得られた絶縁材料を離型PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗工し、その後、80℃オーブン内にて20分間溶剤を乾燥により除去しフィルム化した。このフィルムを、実施例1で用いた半導体ウェーハに80℃で真空ラミネートして、突出した複数の電極上と該複数の電極間の隙間上とに、突出した複数の電極を覆うように絶縁層を形成した半導体ウェーハを得た。突出した電極上の絶縁層の厚みは3μm、複数の電極間の隙間上の絶縁層の厚みは15μmであった。その後、実施例1と同様にして絶縁層及びBステージ化異方性導電層付き半導体ウェーハをダイシングし、第1の積層体を得た。
【0322】
得られた第1の積層体を用いたこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を作製した。
【0323】
(実施例10)
(1)積層体の作製
バンプサイズが20μm×100μm、ピッチが30μmである銅バンプ(突出した電極、高さ12μm)を上面に有する半導体ウェーハ(厚み400μm)を用意した。この半導体ウェーハの上面全面に、実施例1で得られた絶縁材料をスピンコートにより塗布した。その後、80℃オーブン内にて20分間溶剤を乾燥により除去し、複数の電極上と該複数の電極間の隙間上とに、複数の電極を覆うように絶縁層を形成した。突出した電極上の絶縁層の厚みは4μm、突出した複数の電極間の隙間上の絶縁層の厚みは15μmであった。
【0324】
上記絶縁層上に、実施例1で得られた異方性導電材料を厚さ20μmとなるようにスクリーン印刷により塗工し、異方性導電材料層を形成した。
【0325】
次に、紫外線照射ランプを用いて、照射エネルギーが100mJ/cmとなるように、異方性導電材料層に上方から紫外線を3秒間照射し、光重合によって異方性導電材料層の硬化を進行させ、Bステージ化(半硬化)してBステージ化異方性導電層を形成した。
【0326】
その後、ダイサー(DISCO社製「DFD6361」)を用いて、絶縁層及びBステージ化異方性導電層付き半導体ウェーハをダイシングし、15mm×1.6mm×0.415mmの大きさに個片化した。このようにして、突出した複数の電極を上面に有する半導体チップ(分割後半導体ウェーハ)と、複数の電極上と該複数の電極間の隙間上とに絶縁層と、該絶縁層上にBステージ化異方性導電層とを有する積層体を得た。
【0327】
(2)接続構造体の作製
L/Sが20μm/10μmのITO電極を上面に有するガラス基板を用意した。
【0328】
次に、上記ガラス基板上に、得られた積層体をBステージ化異方性導電層側から、電極/バンプ同士が対向するように積層した。その後、Bステージ化異方性導電層の温度が190℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの絶縁層側とは反対の表面上に加圧加熱ヘッドを載せ、3MPaの圧力をかけてBステージ化異方性導電層を190℃で20秒硬化させ、接続構造体を得た。得られた接続構造体では、第1の電極上の一部の領域にも絶縁層が配置されていた。
【0329】
(実施例11)
実施例2で得られた絶縁材料を用いたこと以外は実施例10と同様にして、接続構造体を得た。
【0330】
(実施例12)
実施例3で得られた絶縁材料を用いたこと以外は実施例10と同様にして、接続構造体を得た。
【0331】
(実施例13)
実施例4で得られた異方性導電材料を用いたこと以外は実施例10と同様にして、接続構造体を得た。
【0332】
(実施例14)
実施例5で得られた異方性導電材料を用いたこと以外は実施例10と同様にして、接続構造体を得た。
【0333】
(実施例15)
実施例6で得られた異方性導電材料を用いたこと以外は実施例10と同様にして、接続構造体を得た。
【0334】
(実施例16)
実施例1で得られた絶縁材料を離型PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗工し、その後、80℃オーブン内にて20分間溶剤を乾燥により除去しフィルム化した。このフィルムを、実施例1で用いた半導体ウェーハに80℃で真空ラミネートして、突出した複数の電極上と該複数の電極間の隙間上とに、突出した複数の電極を覆うように、絶縁層を形成した半導体ウェーハを得た。突出した電極上の絶縁層の厚みは3μm、突出した複数の電極間の隙間上の絶縁層の厚みは15μmであった。
【0335】
上記絶縁層上に、実施例1で得られた異方性導電材料を厚さ20μmとなるようにスクリーン印刷により塗工し、異方性導電材料層を形成した後、実施例10と同様にして積層体を得た。
【0336】
得られた積層体を用いたこと以外は実施例10と同様にして、接続構造体を得た。
【0337】
(実施例17)
半導体ウェーハにおけるバンプの材質を銅から、金に変更したこと以外は実施例10と同様にして、接続構造体を得た。
【0338】
(実施例18)
(1)積層体の作製
実施例1で得られた絶縁材料を離型PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗工し、その後、80℃オーブン内にて20分間溶剤を乾燥により除去しフィルム化した。このフィルムを、実施例1で用いた半導体ウェーハに80℃で真空ラミネートして、突出した複数の電極上と該複数の電極間の隙間上とに、突出した複数の電極を覆うように、絶縁層を形成した半導体ウェーハを得た。突出した電極上の絶縁層の厚みは3μm、突出した複数の電極間の隙間上の絶縁層の厚みは15μmであった。
【0339】
上記絶縁層上に、実施例1で得られた異方性導電材料を乾燥後の厚さが20μmとなるようにスクリーン印刷により塗工し、異方性導電材料層を形成した後、実施例10と同様にして積層体を得た。得られた積層体を用いて、実施例10と同様にして接続構造体を得た。
【0340】
(比較例3)
実施例1で得られた絶縁材料を離型PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗工し、その後、80℃オーブン内にて20分間溶剤を乾燥により除去しフィルム化した。このフィルムを、実施例1で用いた半導体ウェーハに80℃で真空ラミネートして、複数の電極上に絶縁層を形成せずに、複数の電極間の隙間上にのみ絶縁層を形成した半導体ウェーハを得た。複数の電極間の隙間上の絶縁層の厚みは12μmであった。
【0341】
上記絶縁層上に、実施例1で得られた異方性導電材料を乾燥後の厚さが20μmとなるようにスクリーン印刷により塗工し、異方性導電材料層を形成した後、実施例10と同様にして積層体を得た。得られた積層体を用いたこと以外は実施例10と同様にして、接続構造体を作製した。
【0342】
(比較例4)
比較例2で得られた絶縁材料を離型PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗工し、その後、80℃オーブン内にて20分間溶剤を乾燥により除去しフィルム化した。このフィルムを、実施例1で用いた半導体ウェーハに80℃で真空ラミネートして、突出した複数の電極上と該複数の電極間の隙間上とに、突出した複数の電極を覆うように、絶縁層を形成した半導体ウェーハを得た。突出した電極上の絶縁層の厚みは3μm、複数の電極間の隙間上の絶縁層の厚みは15μmであった。
【0343】
上記絶縁層上に、実施例1で得られた異方性導電材料を乾燥後の厚さが20μmとなるようにスクリーン印刷により塗工し、異方性導電材料層を形成した後、実施例10と同様にして積層体を得た。得られた積層体を用いたこと以外は実施例10と同様にして、接続構造体を作製した。
【0344】
(評価)
(1)絶縁材料の保存安定性
調製直後の絶縁材料を25℃で1ヶ月放置した。放置前後の絶縁材料の80℃における溶融粘度の変化から、絶縁材料の保存安定性を評価した。レオメーター(EOLOGICA社製「STRESSTECH」)を用いて、測定条件:歪制御1rad、周波数1Hz、昇温速度20℃/分、測定温度範囲60〜150℃にて、溶融粘度を測定した。絶縁材料の保存安定性を下記の基準で判定した。
【0345】
[絶縁材料の保存安定性の判定基準]
○○:溶融粘度が1倍以上、1.5倍未満
○:溶融粘度が1.5倍以上、2.0倍未満
×:溶融粘度が2.0倍以上
【0346】
(2)絶縁層の表面のべたつき
第1の接続対象部材と絶縁層との積層体100個を絶縁層側からポリスチレン製のチップトレイ上に置いて、23℃にて48時間放置した。その後、積層体をピックアップする際に、絶縁層の表面のべたつきに伴うピックアップ不良が生じるか否かを評価した。絶縁層の表面のべたつきを下記の基準で判定した。ピックアップ不良とは、積層体をピックアップできなかったり、剥離後に絶縁層に欠け又は割れがあったりすることを示す。
【0347】
[絶縁層の表面のべたつきの判定基準]
○○:積層体100個全てでピックアップ不良なし
○:積層体100個中、ピックアップ不良の発生が1個以下
×:積層体100個中、ピックアップ不良の発生が2個以上
【0348】
(3)異方性導電材料の室温での粘度
E型粘度測定装置(東機産業社製、商品名:VISCOMETER TV−22、使用ローター:φ15mm、温度:25℃)を用いて、10rpm及び25℃での異方性導電材料の粘度η1(10rpm)を測定した。また、同様に1rpm条件下での粘度η1(1rpm)を測定し、粘度比(η1(1rpm)/η1(10rpm))を求めた。
【0349】
(4)Bステージ化された異方性導電材料(Bステージ化異方性導電層)及び絶縁層の最低溶融粘度η2及び上記粘度比(η2/η3)
レオメーター(EOLOGICA社製「STRESSTECH」)を用いて、測定条件:歪制御1rad、周波数1Hz、昇温速度20℃/分、測定温度範囲60〜150℃にて、積層体又は接続構造体の作製時のBステージ化された異方性導電材料(Bステージ化異方性導電層)の最低溶融粘度η2及び最低溶融粘度を示す温度を測定した。また、周波数を10Hzにしたこと以外は上記と同様に粘度測定を行い、上記最低溶融粘度を示す温度での最低溶融粘度η3を測定し、上記粘度比(η2/η3)を求めた。
【0350】
Bステージ化後の絶縁層の最低溶融粘度η2は、Bステージ化された異方性導電材料の最低溶融粘度η2と同様にして求めた。
【0351】
(5)異方性導電材料が硬化した硬化物層及び硬化した絶縁層の25℃での弾性率及びガラス転移温度Tg
接続構造体における異方性導電材料層が硬化した硬化物層及び硬化した絶縁層の25℃での弾性率及びガラス転移温度Tgは、幅3mm×長さ15mm×厚み0.1mmのサンプルを作製し、粘弾性測定機DVA−200(アイティー計測制御社製)を用い、昇温速度5℃/min、変形率0.1%及び10Hzの条件で測定した。tanδのピーク時の温度をTg(ガラス転移温度)とした。
【0352】
(6)絶縁層の凹み及び凹み最大深さ
第1の接続対象部材において、突出した複数の第1の電極間の隙間(凹部)上で絶縁層の上面が凹んでいるか否かを評価した。凹んでいる場合には、該凹み最大深さを測定した。測定は、レーザー顕微鏡(キーエンス社製「VK−8700」)を用いた。
【0353】
(7)耐マイグレーション性
得られた接続構造体(COG)及び得られた接続構造体(FOG)の互いに絶縁された測定用端子間に20Vの電圧を印加した状態で85℃及び85%RHの雰囲気下にて500時間暴露した(絶縁信頼性試験)。この間、測定用端子間の抵抗値変化を測定した。抵抗値が10Ω以下となった場合を絶縁不良と判断した。耐マイグレーション性を下記基準で判定した。
【0354】
[耐マイグレーション性の判定基準]
○○:10個の接続構造体のうち、絶縁不良が生じている接続構造体がなく、かつ絶縁信頼性試験後の平均抵抗値が10Ω以上
○:10個の接続構造体のうち、絶縁不良が生じている接続構造体がなく、かつ絶縁信頼性試験後の平均抵抗値が10Ω以上、10Ω未満
△:10個の接続構造体のうち、絶縁不良が生じている接続構造体がなく、かつ絶縁信頼性試験後の平均抵抗値が10Ω以上、10Ω未満
×:10個の接続構造体のうち、絶縁不良が生じている接続構造体が1個以上ある
【0355】
(8)接続信頼性(絶縁層の接着力の評価)
得られた接続構造体において、Days社製の万能ボンドテスターシリーズ4000を用いて、得られた接続構造体のシェア強度を測定した。得られたシェア強度の値から接続信頼性を下記の基準で判定した。
【0356】
[接続信頼性の判定基準]
○○:シェア強度が、800N/cm以上
○:シェア強度が、675N/cm以上、800N/cm未満
△:シェア強度が、550N/cm以上、675N/cm未満
×:シェア強度が、550N/cm未満
【0357】
(9)接続構造体における硬化物層におけるボイドの有無
得られた接続構造体において、異方性導電材料層が硬化した硬化物層にボイドが生じているか否かを、光学顕微鏡により観察した。ボイドの有無を下記の基準で判定した。ボイドが無いと接続信頼性が高くなり、ボイドが少ないほど接続信頼性が高くなる。
【0358】
[ボイドの有無の判定基準]
○:ボイド無し
△:僅かにボイドがあるが、電極のL/S、ピッチ以上のボイドはなし
×:隣接する電極間以上のサイズのボイドあり
【0359】
(10)電極間における導電性粒子の捕捉率(導電性粒子の配置精度)
得られた接続構造体における対向する上下の電極間に存在する導電性粒子の数を光学顕微鏡にてカウントした。導電性粒子の捕捉率を下記の基準で判定した。
【0360】
[導電性粒子の捕捉率の判定基準]
○:各電極間に存在する粒子が10個以上
×:各電極間に存在する粒子が9個以下
【0361】
(11)導通性
得られた接続構造体の20箇所の抵抗値を4端子法にて評価した。導通性を下記の基準で判定した。
【0362】
[導通性の判定基準]
○:全ての箇所で抵抗値が3Ω以下にある
△:抵抗値が3Ωを超える箇所が1箇所以上ある
×:全く導通していない箇所が1箇所以上ある
【0363】
(12)絶縁性
得られた接続構造体の隣り合う電極20個においてリークが生じているか否かを、テスターで測定した。絶縁性を下記の基準で判定した。
【0364】
[絶縁性の判定基準]
○:リーク箇所が全くない
×:リーク箇所がある
【0365】
(13)熱履歴を受けた場合の接続信頼性
得られた接続構造体100個を、−30℃で5分間保持し、次に120℃まで25分で昇温し、120℃で5分間保持した後、−30℃まで25分で降温する過程を1サイクルとする冷熱サイクル試験を実施した。1000サイクル後に、接続構造体を取り出した。
【0366】
冷熱サイクル試験後の100個の接続構造体について、上下の電極間の導通不良が生じているか否かを評価した。100個の接続構造体のうち、導通不良が生じている個数が1個以下である場合を「○」、2個以上、3個以下である場合を「△」、4個以上である場合を「×」と判定した。
【0367】
絶縁材料及び異方性導電材料の配合成分を下記の表1に示す。評価結果を下記の表2,3に示す。
【0368】
【表1】

【0369】
【表2】

【0370】
【表3】

【0371】
なお、実施例1〜3で得られた絶縁材料を離型PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗工し、80℃で10分かけて溶剤を乾燥除去し、厚み15μmのフィルムを得た。実施例1〜3で得られた絶縁材料を用いたフィルムのヘーズ値を測定したところ、いずれも20%以下であった。
【符号の説明】
【0372】
1…積層体
2…第1の接続対象部材
2A…第1の接続対象部材
2a…表面
2b…第1の電極
3…硬化物層
3a…表面
3A…異方性導電材料層
3B…Bステージ化異方性導電層
4…第2の接続対象部材
4a…表面
4b…第2の電極
5…導電性粒子
6…絶縁層
6A…絶縁層
6AA…絶縁層
6a…表面
11…接続構造体
21…積層体
22…硬化物層
22A…異方性導電材料層
22B……Bステージ化異方性導電層
26…第2の積層体
31…接続構造体
51…容器
X…第1の電極間の隙間

【特許請求の範囲】
【請求項1】
突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材において、複数の前記第1の電極上及び複数の前記第1の電極間の隙間上に、複数の前記第1の電極を覆うように積層される絶縁層を形成するために用いられる絶縁材料であって、
下記式(X)で表される構造単位を有する第1のエポキシ(メタ)アクリレートと、
下記式(X)で表される構造単位を有さない第2のエポキシ(メタ)アクリレートと、
熱ラジカル発生剤とを含む、絶縁材料。
【化1】

前記式(X)中、Rは炭素数3〜6のアルキレン基を表し、nは1〜10の整数を表す。
【請求項2】
前記第1のエポキシ(メタ)アクリレートの分子量が1000以上、10000以下であり、
前記第2のエポキシ(メタ)アクリレートの分子量が1000未満である、請求項1に記載の絶縁材料。
【請求項3】
前記第1のエポキシ(メタ)アクリレートが、ビスフェノール骨格を有する、請求項1又は2に記載の絶縁材料。
【請求項4】
前記第2のエポキシ(メタ)アクリレートが、ベンゼン環、ナフタレン環又はアントラセン環を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁材料。
【請求項5】
前記第1の接続対象部材が、半導体ウェーハ又は半導体チップである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁材料。
【請求項6】
前記第1の電極が銅電極である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の絶縁材料。
【請求項7】
突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、
複数の前記第1の電極上及び複数の前記第1の電極間の隙間上に、複数の前記第1の電極を覆うように積層された絶縁層とを備え、
前記絶縁層が、請求項1〜6のいずれか1項に記載の絶縁材料により形成されている、積層体。
【請求項8】
前記絶縁層の前記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に積層されたBステージ化異方性導電層をさらに備え、
前記Bステージ化異方性導電層が、硬化性成分と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料の溶剤を除去するか又は硬化を進行させることにより形成されている、請求項7に記載の積層体。
【請求項9】
突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、
複数の前記第1の電極間の隙間上に積層された絶縁層と、
前記絶縁層の前記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に積層された硬化物層と、
前記硬化物層の前記絶縁層側とは反対側の表面上に積層されており、かつ複数の第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材とを備え、
前記絶縁層が、請求項1〜6のいずれか1項に記載の絶縁材料により形成されており、
前記硬化物層が、硬化性成分と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料を本硬化させることにより形成されており、
複数の前記第1の電極と複数の前記第2の電極とが前記導電性粒子により電気的に接続されている、接続構造体。
【請求項10】
前記絶縁層が、複数の前記第1の電極上の少なくとも一部の領域及び前記第1の電極間の隙間上に積層されている、請求項9に記載の接続構造体。
【請求項11】
突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材を用いて、複数の前記第1の電極上及び複数の前記第1の電極間の隙間上に、複数の前記第1の電極を覆うように絶縁層を積層する工程を備え、
前記絶縁層を、請求項1〜6のいずれか1項に記載の絶縁材料により形成する、積層体の製造方法。
【請求項12】
突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、複数の前記第1の電極上及び複数の前記第1の電極間の隙間上に複数の前記第1の電極を覆うように積層された絶縁層とを備える積層体と、複数の第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材と該第2の接続対象部材の表面上に積層されたBステージ化異方性導電層とを備える第2の積層体とを用いて、前記第1の接続対象部材と前記絶縁層と前記Bステージ化異方性導電層と前記第2の接続対象部材とをこの順で積層するか、又は、
突出した複数の第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、複数の前記第1の電極上及び複数の前記第1の電極間の隙間上に複数の前記第1の電極を覆うように積層された絶縁層と、前記絶縁層の前記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に積層されたBステージ化異方性導電層とを備える積層体と、複数の第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材とを用いて、前記第1の接続対象部材と前記絶縁層と前記Bステージ化異方性導電層と前記第2の接続対象部材とをこの順で積層する工程と、
前記Bステージ化異方性導電層を本硬化させて硬化物層を形成し、該硬化物層により前記第1,第2の接続対象部材を電気的に接続する本硬化工程とを備え、
前記絶縁層が、請求項1〜6のいずれか1項に記載の絶縁材料により形成されており、
前記Bステージ化異方性導電層が、硬化性成分と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、該異方性導電材料の溶剤を除去するか又は硬化を進行させることにより形成されており、
前記第1の電極と前記Bステージ化異方性導電層に含まれている前記導電性粒子との間の前記絶縁層部分を排除して、前記第1,第2の電極に前記導電性粒子を接触させ、複数の前記第1の電極間の隙間上に前記絶縁層が積層された接続構造体を得る、接続構造体の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2013−58411(P2013−58411A)
【公開日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−196533(P2011−196533)
【出願日】平成23年9月8日(2011.9.8)
【出願人】(000002174)積水化学工業株式会社 (5,781)
【Fターム(参考)】