JP2010073872A - 半田の接続方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 フラックス機能を有する接着剤層を介して半田を接続する方法において、信頼性に優れた半田接続方法を提供すること。
【解決手段】 本発明の半田の接続方法は、第１半田バンプを有する第１電子部品と、電極を有する第２電子部品とをフラックス機能を有する接着剤層を介して第１半田バンプと電極とを電気的に接続する半田の接続方法であって、第１電子部品の一方の面から第１半田バンプの高さをＡ〔μｍ〕とし、フラックス機能を有する接着剤層の厚さをＢ〔μｍ〕としたときＡ＞Ｂであり、第１電子部品に、接着剤層を配置する工程と、第１電子部品と第２電子部品の対向する表面の距離が、接着剤層の厚さＢ〔μｍ〕とほぼ同じとなるように、第１半田バンプを前記電極に加熱・加圧して、第１半田バンプを変形させると共に、第１半田バンプと前記電極とを接触させる接触工程と、を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半田の接続方法および電子機器に関する。

近年の電子機器の高機能化および軽薄短小化の要求に伴い、半導体パッケージ等の電子部品の高密度集積化、高密度実装化が進んでおり、これら電子部品の小型化、多ピン化が進んでいる。これら電子部品の電気的な接続を得るためには、半田接合を用いており、たとえば半導体チップ同士の導通接合部、フリップチップが搭載したパッケージのような半導体チップ−回路基板間の導通接合部、回路基板−回路基板間の導通接合部といったものに用いている。さらに電子部品の薄化、小型化、狭ピッチ接合の要求に伴い、半田接合部には毛細管現象を利用したアンダーフィル材を充填し接合部を補強して接合部分の信頼性を確保している。

半田接合によって生じたギャップをアンダーフィル材のような樹脂で補強する場合、その充填するギャップが形成する空間の容積以上の樹脂量を用いると、不必要な場所へ樹脂がはみ出してしまい、例えば装置を汚染したり、はみ出した樹脂により他の部品を搭載するための端子の面積が制限されたりする場合がある。
更に、毛細管現象を利用したアンダーフィル材は、アンダーフィル材の充填工程に工数がかかりコストアップの原因ともなっている。そこで、半導体素子を基板に接続する際に予めフラックスを混合したアンダーフィル材を滴下、その後半田接続と同時にアンダーフィル材を硬化させる処方が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このアセンブリ方法は、アンダーフィル材の充填工程を省き大幅なコストダウンに有効である。

しかし、このようなフラックスを混合したアンダーフィル材（以下、ノンフローアンダーフィル材という）は、主剤に液状エポキシ、硬化剤として無水フタル酸系の酸無水物が広く用いられているが、その理由として硬化剤の酸無水物自体にフラックス作用があり、更に必要に応じて酸無水物をエポキシとの当量以上に過剰に添加することによりフラックス性を強化できるためである。しかしながら、無水フタル酸系のような酸無水物は吸湿性が高く、使用前および使用中の吸湿により粘度上昇を起こしやすく、信頼性の点で問題が生じる場合があった。

特開平０４−２８０４４３号公報

本発明の目的は、フラックス機能を有する接着剤層を介して半田を接続する方法において、信頼性に優れた半田接続方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、信頼性に優れた電子機器を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（８）に記載の本発明により達成される。
（１）第１半田バンプを有する第１電子部品と、電極を有する第２電子部品とをフラックス機能を有する接着剤層を介して前記第１半田バンプと前記電極とを電気的に接続する半田の接続方法であって、前記第１電子部品の一方の面から第１半田バンプの高さをＡ〔μｍ〕とし、前記フラックス機能を有する接着剤層の厚さをＢ〔μｍ〕としたときＡ＞Ｂであり、前記第１電子部品に、前記フラックス機能を有する接着剤層を配置する工程と、
前記第１半田バンプの高さＡ〔μｍ〕が、前記フラックス機能を有する接着剤層の厚さＢ〔μｍ〕とほぼ同じとなるように、前記第１半田バンプを前記電極に加熱・加圧して、前記第１半田バンプを変形させると共に、前記第１半田バンプと前記電極とを接触させる接触工程と、を有することを特徴とする半田の接続方法。
（２）前記電極は、その表面がほぼ平坦状である上記（１）に記載の半田の接続方法。
（３）前記電極は、その周囲を被覆層に覆われることにより前記第２電子部品の側面視では凹状となっているものである上記（１）または（２）に記載の半田の接続方法。
（４）さらに、前記フラックス機能を有する接着剤層を硬化させる硬化工程を有するものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の半田の接続方法。
（５）前記フラックス機能を有する接着剤層が、熱硬化性樹脂およびフラックス活性を有する化合物とを含む樹脂組成物で構成されているものである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の半田の接続方法。
（６）前記接触工程では前記半田バンプが融解した後に、前記熱硬化性樹脂が硬化するように加熱するものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の半田の接続方法。
（７）前記フラックス機能を有する接着剤を常温から１０℃／分の昇温速度で溶融状態まで昇温したときに初期は溶融粘度が減少し、最低溶融粘度に到達した後、さらに上昇するような特性を有し、かつ前記最低溶融粘度が１０〜１０，０００Ｐａ・ｓ以下である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の半田の接続方法。
（８）上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の半田の接続方法で接続された半田接続部を有することを特徴とする電子機器。

本発明によれば、フラックス機能を有する接着剤層を介して半田を接続する方法において、信頼性に優れた半田接続方法を提供することができる。
また、本発明によれば、信頼性に優れた電子機器を提供することができる。

以下、本発明の半田の接続方法および電子機器について、詳細に説明する。
本発明の半田の接続方法は、第１半田バンプを有する第１電子部品と、電極を有する第２電子部品とをフラックス機能を有する接着剤層を介して前記第１半田バンプと前記電極とを電気的に接続する半田の接続方法であって、前記第１電子部品の一方の面から第１半田バンプの高さをＡ〔μｍ〕とし、前記フラックス機能を有する接着剤層の厚さをＢ〔μｍ〕としたときＡ＞Ｂであり、前記第１電子部品に、前記フラックス機能を有する接着剤層を配置する工程と、第１電子部品と第２電子部品の対向する表面の距離が、前記フラックス機能を有する接着剤層の厚さＢ〔μｍ〕とほぼ同じとなるように、前記第１半田バンプを前記電極に加熱・加圧して、前記第１半田バンプを変形させると共に、前記第１半田バンプと前記電極とを接触させる接触工程と、を有することを特徴とする
また、本発明の電子機器は、上記に記載の半田の接続方法で接続された半田接続部を有することを特徴とする。

まず、半田の接続方法について、図１に示す好適な実施形態に基づいて説明する。
図１は、第２電子部品の電極がほぼ平坦状であるものの一例を示すものである。
図１に示すように、第１電子部品として第１基板１と、第２電子部品として第２基板２とを用意する（図１）。
第１基板１は、コア基板１１と、コア基板１１の一方の面側（図１中の下側）に設けられた電極１２と、電極１２を覆うように設けられた第１半田バンプ１３と、コア基板１１の一方の面側を覆うソルダーレジスト１４と、コア基板１１の他方の面側（図１中の上側）に設けられた回路配線１５と、回路配線１５およびコア基板１１の他方の面側を覆うように設けられたソルダーレジスト１４とで構成されている。

第２基板２は、コア基板２１と、コア基板２１の一方の面側（図１中の上側）に設けられた電極２２と、電極２２の周囲と、コア基板２１の一方の面側を覆うソルダーレジスト２４と、コア基板２１の他方の面側（図１中の下側）に設けられた回路配線２５と、回路配線２５およびコア基板２１の他方の面側を覆うように設けられたソルダーレジスト２４とで構成されている。電極２２の表面には、金属層２３が形成されている。電極２２は、周囲をソルダーレジスト２４で覆われており、ソルダーレジスト２４と金属層２３は、ほぼ同一面となっている（ほぼ平坦状になっている）。

金属層２３として使用できる材質としては、半田、銅、金、銀、アルミ、ニッケルなどがあり、好ましくは、第１半田バンプ１３と金属間化合物を生成する銅、ニッケルであり、さらに好ましくは、第１半田バンプ１３と金属層２３とが溶融し一体化する半田、金である。さらに、前述の材質を１種類だけでなく、複数を組み合わせて形成して使用できる。たとえば、凹形状の電極２２上へニッケルを無電解めっきにより形成し、さらに金を無電解めっきにより形成したのち、印刷により半田をソルダーレジスト２４と金属層２３がほぼ同一面となり凹凸のないように形成する。これにより、第１半田バンプ１３との濡れ性が向上し、より接続信頼性が高い半田接続部を形成できる。

（フラックス機能を有する接着剤層の配置）
フラックス機能を有する接着剤層３の配置では、フラックス機能を有する接着剤層３を第１基板１の第１半田バンプ１３が設けられている側にラミネートする。
次に、第１基板１の第１半田バンプ１３が設けられている側にフラックス機能を有する接着剤層３をラミネートして、フラックス機能を有する接着剤層３を配置する（図２）。この際、第１半田バンプ１３の高さＡ［μｍ］を、第１基板１の一方の面（図２中の第１基板１の下側のソルダーレジスト１４の下面１４１）からとし、フラックス機能を有する接着剤層３の厚さをＢ〔μｍ〕としたとき、Ａ＞Ｂである。
したがって、加熱・加圧圧着をして、第１半田バンプ１３を金属層２３へ接触し、第１半田バンプ１３と金属層２３との間に介在する接着剤層３を排除しながら押しつぶすことで、フラックス機能を有する接着剤層３よりも第１半田バンプ１３の先端部１３１が露出し易くなっている。これにより、半田接続の際にフラックス機能を有する接着剤層３が第１半田バンプ１３と金属層２３との間に挟まる（樹脂噛み）のを防止することができる。

より具体的には、第１基板１の一方の面（第１基板１の下側のソルダーレジスト１４の下面１４１）からの半田バンプ１３の高さＡ［μｍ］と、フラックス機能を有する接着剤層３の厚さＢ〔μｍ〕とが、１０≦Ａ−Ｂ≦１００となることが好ましく、２０≦Ａ−Ｂ≦３５となることが好ましい。ＡとＢとが前記範囲内にあると、樹脂噛みを低減することができることに加え、加圧による樹脂のはみ出し量を低減することができる。

具体的に、第１基板１の一方の面からの第１半田バンプ１３の高さＡ［μｍ］は、特に限定されないが、５〜４００μｍであることが好ましく、特に５０〜６５μｍであることが好ましい。高さの差が前記範囲内であると、部品内に多数の接続用端子が形成され、半田形成時の高さばらつきがある程度大きくなっても、接着剤層の厚みまで加圧して、半田バンプ同士が接触しやすくなるため、良好な半田接続部を得る歩留まりを高めることができる。

また、フラックス機能を有する接着剤層３の厚さＢ［μｍ］は、特に限定されないが、１０〜３９０μｍであることが好ましく、特に３０〜３５μｍが好ましい。ＡとＢの厚みが前述の関係を満たすような関係である範囲内であると、接続信頼性と、接着剤層中へのボイドの発生の低減効果とのバランスに優れる。

このフラックス機能を有する接着剤層３は、例えば熱硬化性樹脂、フラックス活性を有する化合物を含む樹脂組成物で構成されている。
前記熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等が用いられる。中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。

前記エポキシ樹脂は、室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂のいずれを用いてもよい。また、室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂とを併用しても良い。これにより、樹脂の溶融挙動の設計自由度をさらに高めることができる。

前記室温で固形のエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、３官能エポキシ樹脂、４官能エポキシ樹脂等が挙げられる。さらに具体的には、固形３官能エポキシ樹脂とクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とを含んでもよい。

また、前記室温で液状のエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂またはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とすることができる。また、これらを組み合わせて用いてもよい。

前記熱硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の２５〜７５重量％が好ましく、特に４５〜７０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、良好な硬化性が得られると共に、良好な溶融挙動の設計が可能となる。

前記フラックス活性を有する化合物は、接続を阻害する半田バンプなどの電極端子表面の酸化膜を還元し、酸化膜を取り除く還元力を有する機能を有するものである。
前記フラックス活性を有する化合物としては、例えば分子中にカルボキシル基および／またはフェノール性水酸基が少なくとも１つ以上存在する化合物をいい、液状であっても固体であってもよい。

前記カルボキシル基を含有するフラックス活性化合物としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。フェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物としては、フェノール類が挙げられる。

前記脂肪族酸無水物としては、例えば無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物ポリセバシン酸無水物等が挙げられる。

前記脂環式酸無水物としては、例えばメチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。

前記芳香族酸無水物としては、例えば無水フタル酸無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等が挙げられる。

前記脂肪族カルボン酸としては、下記式（１）で示される化合物が挙げられる。

また、フラックス活性、接着時のアウトガス及び接着剤の硬化後の弾性率やガラス転移温度のバランスから、上記式（１）中のｎは、３以上１０以下が好ましい。ｎを３以上とすることにより、接着剤の硬化後の弾性率の増加を抑制し、被接着物との接着性を向上させることができる。また、ｎを１０以下とすることにより、弾性率の低下を抑制し、接続信頼性をさらに向上させることができる。
上記式（１）で示される化合物として、例えばｎ＝３のグルタル酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ₂）_３−ＣＯＯＨ）、ｎ＝４のアジピン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ₂）₄−ＣＯＯＨ）、ｎ＝５のピメリン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ₂）_５−ＣＯＯＨ）、ｎ＝８のセバシン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ₂）₈−ＣＯＯＨ）およびｎ＝１０のＨＯＯＣ−（ＣＨ₂）₁₀−ＣＯＯＨ−が挙げられる。
他の脂肪族カルボン酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸等が挙げられる。

前記芳香族カルボン酸としては、例えば安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレートニ酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）、１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；ジフェノール酸等が挙げられる。

前記フェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物としては、例えばフェノール、ｏ−クレゾール、２，６−キシレノール、ｐ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｏ−エチルフェノール、２，４−キシレノール、２，５キシレノール、ｍ−エチルフェノール、２，３−キシレノール、メジトール、３，５−キシレノール、ｐ−ターシャリブチルフェノール、カテコール、ｐ−ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＦ、ビフェノール、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、ｏ−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＦノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等が挙げられる。

前記フラックス活性化合物は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂との反応で三次元的に取り込まれるため、１分子中にエポキシ樹脂に付加することができる少なくとも２個のフェノール性水酸基と、金属酸化膜にフラックス作用を示す芳香族に直接結合したカルボキシル基を一分子中に少なくとも１個有する化合物が好ましい。このような化合物としては、例えば２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）等の安息香酸誘導体；１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，７−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；およびジフェノール酸等が挙げられる。
これらのフラックス活性化合物は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

前記フラックス活性を有する化合物の含有量は、特に限定されないが、フラックス活性を向上させる観点では、前記樹脂組成物全体の１重量％以上とすることが好ましく、特に５重量％以上とすることが好ましい。熱硬化樹脂と未反応のフラックス活性化合物が残留していると、マイグレーションの原因となる。したがって、熱硬化性樹脂と反応しないフラックス活性化合物が残らないようにするためには、フラックス活性化合物の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の３０重量％以下とすることが好ましく、特に２５重量％以下とすることが好ましい。上記範囲内であると、銅箔表面の酸化膜を還元し強度の大きい良好な接合が得られる。

前記樹脂組成物は、特に限定されないが、前記熱硬化性樹脂の硬化剤を含むことが好ましい。
前記硬化剤としては、例えばフェノール類、アミン類、チオール類が挙げられる。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用いられる場合、このエポキシ樹脂との良好な反応性、硬化時の低寸法変化および硬化後の適切な物性（例えば、耐熱性、耐湿性等）が得られるという点で、フェノール類が好適に用いられる。

前記フェノール類としては、特に限定されるものではないが、接着剤の硬化後の物性を考えた場合、２官能以上が好ましい。例えばビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＡ、ジアリルビスフェノールＡ、ビフェノール、ビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＦ、トリスフェノール、テトラキスフェノール、フェノールノボラック類、クレゾールノボラック類等が挙げられるが、溶融粘度、エポキシ樹脂との反応性および硬化後の物性を考えた場合、フェノールノボラック類およびクレゾールノボラック類を好適に用いることができる。

前記硬化剤としてフェノールノボラック類が用いられる場合、その含有量は特に限定されないが、樹脂を確実に硬化させる観点では、前記樹脂組成物全体の５重量％以上とすることが好ましく、特に１０重量％以上とすることが好ましい。エポキシ樹脂と未反応のフェノールノボラック類が残留していると、マイグレーションの原因となる。したがって、残渣として残らないようにするためには、前記樹脂組成物全体の３０重量％以下とすることが好ましく、特に２５重量％以下とすることが好ましい。

熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である場合、フェノールノボラック樹脂の含有量は、エポキシ樹脂に対する当量比で規定してもよい。具体的には、エポキシ樹脂に対するフェノールノボラック類の当量比は、特に限定されないが、０．５以上、１．２以下が好ましく、特に０．６以上、１．１以下が好ましく、最も０．７以上、０．９８以下が好ましい。エポキシ樹脂に対するフェノールノボラック樹脂の当量比を前記下限値以上とすることで、硬化後の耐熱性、耐湿性を確保することができ、この当量比を前記上限値以下とすることで、硬化後のエポキシ樹脂と未反応の残留フェノールノボラック樹脂の量を低減することができ、耐マイグレーション性が良好となる。

他の硬化剤としては、例えば融点が１５０℃以上のイミダゾール化合物を使用することができる。イミダゾール化合物の融点が低すぎると、半田粉が電極表面へ移動する前に接着剤の樹脂が硬化してしまい接続が不安定になったり、接着剤の保存性が低下したりしる場合がある。そのため、イミダゾールの融点は１５０℃以上が好ましい。融点が１５０℃以上のイミダゾール化合物として、例えば２−フェニルヒドロキシイミダゾール、２−フェニル−４−メチルヒドロキシイミダゾール等が挙げられる。なお、イミダゾール化合物の融点の上限に特に制限はなく、接着剤の接着温度に応じて適宜設定することができる。

前記硬化剤としてイミダゾール化合物が使用される場合、その含有量は特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の０．００５重量％以上、１０重量％以下とすることが好ましく、特に０．０１重量％以上、５重量％以下とすることが好ましい。
前記イミダゾール化合物の含有量を前記下限値以上とすることにより、熱硬化性樹脂の硬化触媒としての機能をさらに効果的に発揮させて、接着剤の硬化性を向上させることができる。また、イミダゾール化合物の含有量を前記上限値以下とすることにより、半田が溶融する温度において樹脂の溶融粘度が高すぎず、良好な半田接合構造が得られる。また、接着剤の保存性をさらに向上させることができる。
これらの硬化剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いても良い。

前記樹脂組成物は、特に限定されないが、製膜性樹脂を含むことが好ましい。これにより、フィルムへの製膜性を向上することができる。
前記製膜性樹脂としては、例えばフェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、アクリルゴム等を用いることができる。これらは、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

前記製膜性樹脂として、フェノキシ樹脂が用いられる場合、その数平均分子量は、特に限定されないが、５，０００〜１５，０００であるフェノキシ樹脂が好ましい。このようなフェノキシ樹脂を用いることにより、硬化前の接着剤の流動性を抑制し、層間厚みを均一にすることができる。フェノキシ樹脂の骨格は、ビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦタイプ、ビフェニル骨格タイプなどが挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、飽和吸水率が１％以下であるフェノキシ樹脂が、接合時や半田実装時の高温下においても発泡や剥離などの発生を抑えることができるため、好ましい。

また、前記製膜性樹脂として、接着性や他の樹脂との相溶性を向上させる目的で、ニトリル基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基等の官能基を有するものを用いてもよく、このような樹脂として、例えば官能基を有するアクリルゴムを用いることができる。
前記製膜性樹脂として、（官能基を有する）アクリルゴムが用いられる場合、フィルム状の接着剤を作製する際の成膜安定性を向上させることができる。また、接着剤の弾性率を低下させ、被接着物と接着剤間の残留応力を低減することができるため、被接着物に対する密着性を向上させることができる。

前記製膜性樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の５重量％以上、４５重量％以下とすることが好まし。製膜性樹脂が前記範囲内で配合される場合、成膜性の低下が抑制されるとともに、接着剤の硬化後の弾性率の増加が抑制されるため、被接着物との密着性をさらに向上させることができる。また、上記範囲内とすることにより、接着剤の溶融粘度の増加が抑制される。

また、前記樹脂組成物は、特に限定されないが、シランカップリング剤を含むことが好ましい。これにより、接着剤の被接着物への密着性をさらに高めることができる。前記シランカップリング剤としては、例えばエポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤等が挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

シランカップリング剤の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の０．０１〜５重量％が好ましく、特に０．１〜１重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、密着性を向上する効果に特に優れる。

前記樹脂組成物は、上記以外の成分を含んでいてもよい。たとえば、樹脂の相溶性、安定性、作業性等の各種特性向上のため、各種添加剤を適宜添加してもよい。を含んでも良い。

このような樹脂組成物をトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系有機溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系有機溶剤に溶解し、得られたワニスをポリエステルシートに塗布し、上記溶剤が揮発する温度で乾燥させて、接着剤シートを作製することで、ポリエステルシートに形成された接着剤層３を得る。
次に、第１基板１の第１半田バンプ１３が設けられている側にフラックス機能を有する接着剤層３をラミネートして、ポリエステルシートを剥離することにより、フラックス機能を有する接着剤層３を得ることができる。

（第１半田バンプと電極との接触工程）
この接触工程では、第１半田バンプ１３を加熱・加圧して、第１半田バンプ１３の高さがフラックス機能を有する接着剤層３の厚さと同じになるように変形させるものである。
次に、第１半田バンプ１３の高さＡ〔μｍ〕が、フラックス機能を有する接着剤層３の厚さＢ〔μｍ〕とほぼ同じとなるように、第１基板１および第２基板２の少なくとも一方を加熱・加圧して、第１半田バンプ１３金属層２３を変形させると共に、第１半田バンプ１３と金属層２３とを接触させる（図３）。
ここで、第１半田バンプ１３の高さＡ〔μｍ〕は、フラックス機能を有する接着剤層３の厚さＢ〔μｍ〕は、最初はＡ＞Ｂの関係を有していたが、これを上述した加熱・加圧することにより第１半田バンプ１３および金属層２３を変形させ、それによって第１半田バンプ１３の高さＡ〔μｍ〕が、フラックス機能を有する接着剤層３の厚さＢ〔μｍ〕とほぼ同じとなるようにする。これにより、第１半田バンプ１３と金属層２３との間に、フラックス機能を有する接着剤層３が挟まって残存してしまう現象（樹脂噛み）を防止することができる。
この樹脂噛みを防止できる理由は、前述したとおり、第１半田バンプ１３の先端部を覆ったフラックス機能を有する接着剤層３を排除するように第１半田バンプ１３が変形するためである。

この第１半田バンプ１３の高さを、フラックス機能を有する接着剤層３の厚さとほぼ同じとなるように変形させる前記加熱・加圧は、フラックス機能を有する接着剤層３を構成する樹脂組成物中の熱硬化性樹脂が硬化反応を開始しない条件で実施することが好ましい。これにより、第１半田バンプ１３の先端部を覆ったフラックス機能を有する接着剤層３の排除が容易になる。
具体的に加熱条件は、特に限定されないが、８０〜１５０℃×５秒間〜５分間が好ましく、特に９０〜１２０℃×３０秒間〜２分間が好ましい。また、加圧条件も特に限定されないが、０．４〜１．０〔ＭＰａ〕が好ましく、特に０．６〜０．９〔ＭＰａ〕が好ましい。加熱・加圧条件が前記範囲内であると、特に第１半田バンプ近傍に生じるフラックス機能を有する接着剤層３の充填不良によるボイドの発生を低減する効果に優れる。さらに、フラックス機能を有する接着剤層３を、第１半田バンプ１３および金属層２３との間から排除する効果に優れ、後述する半田接合工程で第１半田バンプ１３と金属層２３とを樹脂噛みすることなく接合することが容易となる。

（半田接続工程）
半田接続工程では、第１半田バンプ１３の半田を溶融して、金属層２３と接続する。
次に、半田を溶融して第１半田バンプ１３と、金属層２３とを接続する半田接続工程を有する。これにより、第１半田バンプ１３と金属層２３とを半田接続する（図４）。
具体的には、半田の種類にもよるが、例えばＳｎ−Ａｇの場合、２２０〜２６０℃×３０〜１２０秒間加熱して半田接続することが好ましく、特に２３０〜２４０℃×６０〜１００秒間加熱することが好ましい。
また、この加熱は第１半田バンプ１３、金属層２３が融解した後に、接着剤層３を構成する熱硬化性樹脂が硬化するように加熱することが好ましい。すなわち、加熱による接着剤層３を構成する熱硬化性樹脂が硬化する前に、半田バンプの半田が融解していることが好ましい。熱硬化性樹脂が半田の融解前に硬化してしまうと、半田接続部の形状が熱硬化性樹脂の硬化により固定されてしまい、好適な形状を得ることができない場合があるからである。
これに対して、上述したように第１半田バンプ１３、金属層２３が融解した後に、接着剤層３を構成する熱硬化性樹脂が硬化するように加熱すると、第１半田バンプ１３と、金属層２３とを圧着して変形させた際に、半田バンプの先端部のみならず、周辺部（端部）も半田が溶融して安定した接続部形状を得ることができる。

フラックス機能を有する接着剤３を常温から１０℃／分の昇温速度で溶融状態まで昇温したときに初期は溶融粘度が減少し、最低溶融粘度に到達した後、さらに上昇するような特性を有する場合の前記最低溶融粘度は、特に限定されないが、１０〜１００，０００Ｐａ・ｓが好ましく、さらに好ましくは１００〜５，０００Ｐａ・ｓ、特に１，０００〜２，０００Ｐａ・ｓが好ましい。フラックス機能を有する接着剤層３の最低溶融粘度が前記範囲内であると、特に電子部品の吸湿や電子部品自体から発生する気体成分によって熱処理中に接着剤層に生成するボイドの低減、および、第１半田バンプ１３と金属層２３間の接着剤層を排除する効果に優れる。最低溶融粘度が前記下限値未満であると、樹脂の流れにより半田バンプが端子間以外の場所の樹脂中に飛散してしまう場合がある。前記上限値を超えると、第１半田バンプ１３と金属層２３が一体化せずに半田バンプが圧接したままの形状が維持されてしまう場合がある。

次に、加熱してフラックス機能を有する接着剤層３を硬化させる硬化工程を有する。これにより、接着剤層３は、適切な物性（例えば、耐熱性、耐湿性等）を確保することができる。
前記硬化工程は、フラックス機能を有する接着剤層３を構成する熱硬化性樹脂が硬化する温度であれば特に限定されないが、具体的には１６０〜２００℃が好ましく、特に１７０〜１９０℃が好ましい。

上述のような方法により、第１基板１の第１半田バンプ１３と、第２基板２の金属層２３とをフラックス機能を有する接着剤層３を介して半田接続部５を形成することができる。このような方法を用いることで、従来で半田接合部には毛細管現象を利用したアンダーフィル材を充填し接合部を補強して接合部分を形成していたが、接続信頼性に優れる半田接合形状の形成と、樹脂による半田接合部分の補強を同時に行うことが出来るため、大幅な工程の短縮が可能となる。さらに、一層毎に形成していた多層基板の絶縁層を、一括して積層し、導体部を一括して形成することが可能となる。

次に、第２電子部品（第２基板４）の電極４２および金属層４３が、ソルダーレジスト４４によって側面視では凹状となっているもの半田の接続方法について説明する。

図５は、金属層４３が、その周囲をソルダーレジスト４４に覆われることにより第２電子部品４の側面視では金属層４３部分が凹状となっているものの一例を示すものである。この第２基板４の表面４４１からの金属層４３の深さＣ［μｍ］とする。
この際、第１半田バンプ１３の高さＡ［μｍ］と第２基板４の表面からの金属層４３の深さＣ［μｍ］と、フラックス機能を有する接着剤層３の厚さをＢ〔μｍ〕との関係は、Ａ−Ｃ＞Ｂである。
したがって、上述した第２基板２の金属層２３側面が平坦である場合と同様に、加熱・加圧圧着をして、第１半田バンプ１３を金属層４３へ接触し、第１半田バンプ１３と金属層４３との間に介在する接着剤層３を排除しながら押しつぶすことで、フラックス機能を有する接着剤層３よりも第１半田バンプ１３の先端部１３１が露出し易くなっている。これにより、半田接続の際にフラックス機能を有する接着剤層３が第１半田バンプ１３と金属層４３との間に挟まる（樹脂噛み）のを防止することができる。

より具体的には、第１基板１の一方の面（第１基板１の下側のソルダーレジスト１４の下面１４１）からの半田バンプ１３の高さＡ［μｍ］と、フラックス機能を有する接着剤層３の厚さＢ〔μｍ〕とが、１０≦Ａ−Ｂ−Ｃ≦１００となることが好ましく、２０≦Ａ−Ｂ−Ｃ≦３５となることが好ましい。
ＡとＢとＣとが前記範囲内にあると、樹脂噛みを低減することができることに加え、加圧による樹脂のはみ出し量を低減し、さらに半田バンプの変形による半田バンプ幅の広がりを抑制することができる。

具体的に、第１基板１の一方の面からの第１半田バンプ１３の高さＡ［μｍ］から、第２基板４の表面からの金属層４３の深さＣ［μｍ］を引いたバンプ高さの値は、特に限定されないが、５〜４００μｍであることが好ましく、特に５０〜６５μｍであることが好ましい。高さの値が前記範囲内であると、部品内に多数の接続用端子が形成され、半田形成時の高さばらつきがある程度大きくなっても、接着剤層の厚みまで加圧して、半田バンプ同士が接触しやすくなるため、良好な半田接続部を得る歩留まりを高めることができる。このとき、金属層４３の深さＣ［μｍ］は、５０μｍ以下が好ましく、特に５〜１５μｍが好ましい。

また、フラックス機能を有する接着剤層３の厚さＢ［μｍ］は、特に限定されないが、１０〜３９０μｍであることが好ましく、特に３０〜３５μｍが好ましい。ＡとＢとＣの厚みが前述の関係を満たすような関係であると、接続信頼性と、接着剤層中へのボイドの発生の低減効果とのバランスに優れる。

以下の工程は、前述のソルダーレジストと金属層がほぼ同一面となり凹凸の無い場合と同様に行うことができる。

本発明の電子部品とは、例えば半田バンプを有する有機基板、半田バンプを有するセラミックス基板、半田バンプを有する半導体素子等が挙げられる。
また、本発明の電子機器には、例えば上述したような電子部品等が電気的に接続されてなる半導体装置等が挙げられる。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（実施例１〜６および比較例１〜２）
（接着テープの製造）
表１に示される各成分を、メチルエチルケトンに溶解して樹脂ワニスを得た。この樹脂ワニスをポリエステルシートに塗布し、８０℃で３分間乾燥させ、ついで、１２０℃で３分間乾燥させて、厚さ３０μｍのフラックス機能を有する接着剤層（接着テープ）を得た。なお、表中の配合量は、配合成分の合計量に対する重量％である。

（電子部品の製造）
・第１基板（第１半田バンプを有する第１電子部品）および第２基板（第２電子部品の電極４２および金属層４３が側面視では凹状となっている第２電子部品）の作製
１２μｍの銅箔が付いた両面銅張り積層板（住友ベークライト社製 ＥＬＣ−４７８５ＧＳ）をエッチングし、銅回路パターンを形成したのち、銅回路パターンを粗化処理して、ソルダーレジスト（太陽インキ製造社製 ＰＳＲ−ＡＵＳ７０３）を両面へ銅回路上１５μmの厚みで印刷形成し、露光・現像して、２００μｍの開口部を形成したのち、前記開口部の銅回路パターン上へ無電解ニッケル層を厚み３μｍ、無電解金めっき層を厚み０．０３μｍで形成し、第２基板を得た。さらに所望の高さになるように半田（Ｓｎ／３．５Ａｇ）ペーストを印刷形成し、リフローにより半田ペースト溶融させてソルダーレジストから所望の高さが得られた第１基板（半田バンプ付き基板）を得た。

・多層回路基板（電子部品）の作製
第１基板の半田バンプが形成された面に、厚さ３０μｍのフラックス機能付き接着剤層を真空プレス（名機製作所製 ＭＶＬＰ‐５００）により、１２０℃、０．８ＭＰａ、３０秒間で貼着し、ポリエステルフィルムを剥離した。つぎに、第１基板と第２基板の半田バンプと凹形状の電極が対向するように位置合わせし、真空プレスにより、１２０℃、０．８ＭＰａ、３０秒間で成形した。
次いで、平板プレス（システム開発製 ＭＳＡ−２）により２４０℃、０．３ＭＰａ、１２０秒間プレスし、半田バンプ同士を接合した。さらに、熱硬化フラックステープを硬化させるために１８０℃、６０分間の熱履歴を加え多層回路基板（電子部品）を得た。

各実施例および比較例で得られたフラックス機能付き接着剤層（フラックス機能付き接着フィルム）および電子部品について、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に示す。得られた結果を、表１に示す。
１．溶融粘度の測定
得られたフラックス機能付き接着層（接着テープ）を用いて、溶融粘度を測定した。具体的には、厚さ１００μｍの接着テープを、粘弾性測定装置（ジャスコインターナショナル社製）で昇温速度１０℃／ｍｉｎ、周波数１．０Ｈｚで、歪み一定−応力検知で測定し、雰囲気温度が３００℃まで測定した時に、溶融粘度が初期は減少し、最低溶融粘度に到達した後、さらに上昇した際の前記最低溶融粘度を調べた。
なお、実施例２の接着テープについては、１００℃で６０分間熱処理した。これにより、樹脂の硬化を一部促進させて最低溶融粘度を調整した。

２．接続率
得られた多層回路基板（電子部品）の層間接続抵抗を、デジタルマルチメータにより２０ヶ所のバンプ接続部を測定した。測定は、多層回路基板作製後と−６５℃で１時間、１５０℃で１時間の温度サイクル１，０００サイクル後の両方を測定した。評価は、ｎ＝２０で行った。各符号は、以下の通りである。
◎：全てのバンプ接続部で導通が取れた多層回路基板が、２０個であった。
○：全てのバンプ接続部で導通が取れた多層回路基板が、１８個または１９個であった。
△：全てのバンプ接続部で導通が取れた多層回路基板が、１６個または１７個であった。
×：全てのバンプ接続部で導通が取れた多層回路基板が、１５個以下であった。

３．接合部断面の評価
得られた多層回路基板を、エポキシ樹脂硬化物で包埋し、断面を研磨し、層間接続部分１０ヶ所をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した。各符号は、以下の通りである。
○：１０ヶ所とも安定した接続形状であった。
×：半田バンプと凹形状の電極が一体化していないあるいは半田が樹脂中に流れた形状のバンプが１ヶ所以上存在した。

４．加圧による接着剤層の広がり量の測定
多層回路基板を作製する際に、平板プレスでの圧着前後に超音波探傷機での透過法による映像を観察し、接着剤層の広がりを面積の増加率によって測定した。各符号は、以下の通りである。
◎：樹脂の広がり量が、５．０％以内であった。
○：樹脂の広がり量が、５．０％を超え、１０．０％以内であった。
△：樹脂の広がり量が、１０．０％を超え、５０．０％以内であった。
×：樹脂の広がり量が、５０％を超えた。

表１から明らかなように、実施例１〜実施例６は、接続性に優れていた。
また、実施例１〜６は、半田の接合部断面形状が安定しており、信頼性に優れていることが示唆された。
また、実施例１および３〜６は、樹脂の広がり量が少なく、電子部品等の汚染が低減されることが示された。

図１は、本発明の半田の接続方法を説明する断面図である。 図２は、本発明の半田の接続方法を説明する断面図である。 図３は、本発明の半田の接続方法を説明する断面図である。 図４は、本発明の半田の接続方法を説明する断面図である。 図５は、本発明の半田の接続方法を説明する断面図である。

符号の説明

１ 第１基板
１１ コア基板
１２ 端子
１３ 第１半田バンプ
１３１ 先端部
１４ ソルダーレジスト
１４１ 下面
１５ 回路配線
２ 第２基板
２１ コア基板
２２ 端子
２３ 平坦または凹形状の電極
２４ ソルダーレジスト
２４１ 上面
２５ 回路配線
３ フラックス機能を有する接着剤層
４ 第２基板
４１ コア基板
４２ 端子
４３ 平坦または凹形状の電極
４４ ソルダーレジスト
４４１ 上面
４５ 回路配線
５ 半田接続部

Claims (8)

1. 第１半田バンプを有する第１電子部品と、電極を有する第２電子部品とをフラックス機能を有する接着剤層を介して前記第１半田バンプと前記電極とを電気的に接続する半田の接続方法であって、
   前記第１電子部品の一方の面から第１半田バンプの高さをＡ〔μｍ〕とし、前記フラックス機能を有する接着剤層の厚さをＢ〔μｍ〕としたときＡ＞Ｂであり、
   前記第１電子部品に、前記フラックス機能を有する接着剤層を配置する工程と、
   前記第１半田バンプの高さＡ〔μｍ〕が、前記フラックス機能を有する接着剤層の厚さＢ〔μｍ〕とほぼ同じとなるように、前記第１半田バンプを前記電極に加熱・加圧して、前記第１半田バンプを変形させると共に、前記第１半田バンプと前記電極とを接触させる接触工程と、を有することを特徴とする半田の接続方法。
2. 前記電極は、その表面がほぼ平坦状である請求項１に記載の半田の接続方法。
3. 前記電極は、その周囲を被覆層に覆われることにより前記第２電子部品の側面視では凹状となっているものである請求項１または２に記載の半田の接続方法。
4. さらに、前記フラックス機能を有する接着剤層を硬化させる硬化工程を有するものである請求項１ないし３のいずれかに記載の半田の接続方法。
5. 前記フラックス機能を有する接着剤層が、熱硬化性樹脂およびフラックス活性を有する化合物とを含む樹脂組成物で構成されているものである請求項１ないし４のいずれかに記載の半田の接続方法。
6. 前記接触工程では前記半田バンプが融解した後に、前記熱硬化性樹脂が硬化するように加熱するものである請求項１ないし５のいずれかに記載の半田の接続方法。
7. 前記フラックス機能を有する接着剤を常温から１０℃／分の昇温速度で溶融状態まで昇温したときに初期は溶融粘度が減少し、最低溶融粘度に到達した後、さらに上昇するような特性を有し、かつ前記最低溶融粘度が１０〜１０，０００Ｐａ・ｓ以下である請求項１ないし６のいずれかに記載の半田の接続方法。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の半田の接続方法で接続された半田接続部を有することを特徴とする電子機器。

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