[发明专利]各向异性导电粘接材料及连接方法

说明书

本发明是关于各向异性导电粘接材料及连接方法。

近年来，作为突起状电极将带有金凸起或软钎料凸起的裸IC片直接倒装片装接在搭载IC用基板的电极焊接点上，或者加工成电路片尺寸组件(CSP)的形态进行安装。在进行这种安装时，通常是在裸IC片的突起状电极与IC搭载用基板之间夹持配合有环氧树脂等热固性树脂和导电性粒子的薄膜状、糊状或液状的各向异性导电粘结材料，然后进行加热加压。

使用金凸起时，材料的成本非常高。另外，使用软钎料凸起时，为了形成微小而均一的凸起，可以采用电镀法制造，但是需要蚀刻工序，而且在进行镀软钎料之前，需要形成基底金属层(Ti/Cu)，然后形成阻挡层金属多层镀层(Cu/Ni/Au)等复杂的电解工序。

因此，人们尝试使用材料成本低、可以采用较简单的电解工序形成的镍凸起。

但是，镍凸起的硬度比金凸起或软钎料凸起要高，各向异性导电粘结材料中的导电粒子被镍凸起压坏而发生塑性变形，裸IC片的镍凸起和搭载IC用基板的电极焊接点不能保持稳定的接触状态，连接可靠性低下。

本发明的目的是，解决上述现有技术的问题，提供一种各向异性导电粘接材料，用该粘结材料将带有突起状电极的裸IC片等电子器件与配线基板的连接焊接点进行各向异性导电连接时，即使使用镍凸起等较硬的凸起作为突起状电极，也可以确保与使用金凸起或软钎料凸起的以往的各向异性导电连接同样的连接可靠性。

本发明人发现，各向异性导电连接时的连接可靠性与各向异性导电粘接材料中的导电粒子的10％压缩弹性模数(E)和电子器件的突起状电极的纵向弹性模数(E’)密切相关，通过将(E)与(E’)之比调整为特定的范围，可以提高连接可靠性，从而完成了本发明。

即，本发明提供了一种各向异性导电粘接材料，其特征是，在将导电粒子分散于热塑性树脂中而形成的各向异性导电粘结材料中，导电粒子的10％压缩弹性模数(E)和要用该各向异性导电粘结材料连接的电子器件的突起状电极的纵向弹性模数(E’)满足下列关系式(1)

    0.02≤E/E’≤0.5    (1)

另外，本发明提供了一种连接方法，其特征是，在电子器件的突起状电极与配线基板的连接焊接点之间夹持将导电粒子分散于热固性树脂中而形成的各向异性导电粘接材料，通过对其加热加压，确保电子器件与配线基板的导通，所使用的各向异性导电连接材料的导电性粒子的10％压缩弹性模数(E)和电子器件的突起状电极的纵向弹性模数(E’)满足上述关系式(1)。

图1是载荷与压缩位移的关系(图(a))以及压缩应变与K值的关系(图(b))。

下面详细说明本发明。

本发明的各向异性导电粘接材料，是将导电粒子分散于热固性树脂中而形成的薄膜状、糊状或液状的粘结材料，导电粒子的10％压缩弹性模数(E)和要用该各向异性导电粘结材料连接的电子器件的突起状电极的纵向弹性模数(E’)满足下列关系式(1)

    0.02≤E/E’≤0.5    (1)

这是因为，E/E’低于0.02时，导电性粒子的复原力较小，不能确保足够的连接可靠性，反之，超过0.5时，导电粒子被压坏，同样不能充分确保连接可靠性。

突起状电极的纵向弹性模数(E’)可以按JIS Z2241中规定的试验方法测定。另外，导电粒子的10％压缩弹性模数(E)与Landau-Liefschitz理论物理学教程“弹性理论”(东京图书1972年发行)42页中定义的K值对应。该K值的含义如下。

使半径分别为R和R’的两个弹性球体以压缩状态接触时，由下列①式和②式给出h：

h=F^2/3[D²(1/R+1/R’)]^1/3          ①

D=(3/4)[(1-σ²)/E=(1-σ’²)/E’]   ②

式中，h表示R+R’与两球中心间距离之差，F表示压缩力，E和E’表示二个弹性球的弹性模数，σ和σ’表示弹性球的泊松比。

另一方面，将球换成刚体的板，由两侧压缩时，设R’→∞、E＞＞E’，可以近似得到下列③式。

F=(2^1/2/3)(S^3/2)(E·R^1/2)(1-σ²)    ③

式中，S表示压缩变形量。如果按④式定义K值，K值可以由⑤式表示。

K=E/(1-σ²)                  ④