專利名稱：電路基板上安裝帶粘接劑的電子元器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路基板上安裝多種電子元器件的方法及適用于該方法的帶粘接劑的電子元器件的制造方法。
隨著半導(dǎo)體芯片等電子元器件(在本說明書中，“電子元器件”包含安裝在電路基板上的電阻、電容及半導(dǎo)體芯片等)的小型化及薄型化，采用這些元器件的電路及電極等呈高密度化及高精密化。這樣微細(xì)電極的連接，由于很難采用焊接的方法連接，因此最近采用粘接劑的方法逐漸多起來。其中，有在粘接劑中摻有導(dǎo)電粒子進(jìn)行壓接、在粘接劑厚度方向形成電氣連接的方法(例如日本特開昭55-104007號公報)，還有不用導(dǎo)電粒子在連接時進(jìn)行壓接、利用電極表面微細(xì)凹凸的直接接觸形成電氣連接的方法(例如日本特開昭60-262430號公報)。
采用這些粘接劑的連接方式，能夠在較低溫度下進(jìn)行連接，連接部分具有柔性，因此可靠性高，加之在使用薄膜狀或帶狀粘接劑時，能夠供給一定厚度的長條狀，所以可實現(xiàn)安裝生產(chǎn)線的自動化，或者通過加熱加壓這樣簡單的工序?qū)雽?dǎo)體芯片與基板電極加以電氣連接，可以同時得到兩者的粘接及機(jī)械固定，因此正受到關(guān)注。
近來年，通過發(fā)展上述方式，將多個芯片種類高密度安裝在比較小形基板上的多芯片組件(MCMMulti Chip Module)更受到注意。這種情況下的問題在于，一般首先在基板上形成粘接劑層，在有分離層(Separator)時然后將其剝離，接著將基板電極與芯片電極對準(zhǔn)安放，然后定位粘接，而這種方法在芯片側(cè)形成粘接劑層，這就必須在比基板小的芯片面積上形成，因此有裝置復(fù)雜的問題。
另外，MCM使用的電子元器件芯片有半導(dǎo)體芯片、有源元件、無源元件、電阻、電容等許多種類(以下稱為芯片類)。
這樣，MCM使用的芯片類的種類很多，與此相應(yīng)芯片的尺寸(面積、高度)也有許多種。因此與基板連接時，在基板上粘接劑層的形成方法及與基板的熱壓粘接方法等方面產(chǎn)生了過去沒有的問題。
也就是說，粘接劑為薄膜狀時，粘接劑的寬度(帶寬)必須因每一種芯片尺寸而異。但是，由于MCM在小型基板上高密度安裝了多種芯片類元器件，因此安裝時的空間很小，難以采用多種帶寬。另外，帶寬的品種很多，材料管理就非常麻煩，安裝設(shè)備也由于每一種帶寬必須要各自的驅(qū)動、壓接、卷繞等裝置而變得規(guī)模龐大，產(chǎn)生導(dǎo)致設(shè)備占用空間大、價格高等缺點。
為此，雖然也嘗試在基板全部表面形成粘接劑層后安裝各種尺寸的芯片(日本特公昭61-27902號公報)，但是其缺點是，非連接部分剩余粘接劑的去除處理很麻煩，另外在安裝部分以外多用了粘接劑層，導(dǎo)致成本上升。再有，因為在基板全部表面形成粘接劑，因此連接時熱量影響相鄰的芯片安裝部分，例如促進(jìn)熱硬化型粘接劑的反應(yīng)，使相鄰部分的粘接劑在芯片安裝前已變得不能使用，或者芯片安裝后也會因連接溫度導(dǎo)致粘接劑軟化，容易使相鄰芯片連接不良。還有，在芯片安裝后去除不好的芯片時，也由于熱硬化型粘接劑的反應(yīng)，很難拆下不好的芯片，粘接劑的去除也困難。
另一方面，還嘗試形成與芯片大致相同大小的粘接劑層，這是在圓片(Wafer)狀態(tài)形成粘接劑層再一起切割，例如日本特公平4-30742號公報所示，但對于每一種芯片要準(zhǔn)備多種不同種類的帶粘接劑的基片，這樣粘接劑的保存有一定壽命，有工藝管理復(fù)雜等缺點。
另外，還嘗試僅僅在芯片突起電極(也叫做Bump)的頂點端部形成粘接劑，將能夠連接的間距加大，這種方法如日本特開昭63-276237號公報及日本特開平2-199847號公報等所示。這些都是僅僅在突起的頂點形成粘接劑，與基板的粘接面積僅僅是突起電極的附近，粘接力較弱，連接可靠性也不高。解決的方法是在突起電極頂點以外形成粘接劑，為此另外必須采用注入填充材料等手段，因此工序增加，成本提高。
另外，當(dāng)芯片高度不一樣時，或基板雙面安裝時，用過去一般進(jìn)行的將平行設(shè)置的金屬模具壓緊的壓接法平行設(shè)置的壓輥法等，不能均勻進(jìn)行加熱加壓，不能用于微細(xì)電極的連接。
本發(fā)明鑒于上述缺點，提出能在電路基板上高效安裝電子元器件的方法及適用于該安裝方法的帶粘接劑的電子元器件群和帶粘接劑的電子元器件的制造方法。
第1發(fā)明為將多種電子元器件的電極粘接固定在電路基板上、電氣連接并保持各電子元器件的電子元器件S安裝在電路基板上的方法，包括在前述各電子元器件電極形成的電極形成面上形成與該電極形成面的面積大致相同面積的薄膜狀熱硬化型粘接劑層從而得到帶粘接劑的電子元器件的粘接劑層形成工序，將形成了粘接劑層的電極與基板電極對準(zhǔn)安放并定位的定位工序，及在電極定位后將電子元器件的電極及基板電極互相加熱壓接固定的熱壓工序。
采用該第1發(fā)明，由于在電子元器件的電極形成面預(yù)先形成粘接劑層，并將生成了粘接劑的電極形成面與基板電極粘接，因此基本上沒有從電極形成面擠出來的多余的粘接劑。所以在將電子元器件S安裝在電路基板上時，沒有必須進(jìn)行象以往那樣產(chǎn)生的多余粘接劑的去除處理，因而能提高效率，同時能降低成本。
另外，在將電極與基板粘接時，是將電極定位之后進(jìn)行加熱壓接，因此能夠根據(jù)需要進(jìn)行位置修正，所以能夠可靠地進(jìn)行定位。而且，即使在安裝高度或尺寸等不同的電子元器件時，由于對每一個電子元器件的電極進(jìn)行加熱壓接固定，因此能夠?qū)Ω麟姌O均勻進(jìn)行加熱加壓，能夠可靠而且方便地安裝各電子元器件。特別是能夠連接微細(xì)的電極。
前述薄膜狀粘接劑的面積，相對于電子元器件的電極形成面面積，最好在正負(fù)30％以內(nèi)。這是因為，若大于30％，則從電極形成面擠出來的粘接劑過多，常常必須要有粘接劑的去除工序；若小于30％，則有可能不能可靠地粘接。
前述電子元器件，最好利用吸附等方法分別保持在加熱頭上，并利用加熱頭對電子元器件的端面進(jìn)行加熱。由于加熱頭在保持著電子元器件狀態(tài)不變下定位在規(guī)定的位置，并能在保持原樣不動情況下加熱粘接固定，因此能夠簡化裝置及工序。
在前述熱壓工序中，最好在增加粘接劑的凝聚力達(dá)到夠保持連接狀態(tài)程度的狀態(tài)下，具有檢查電極間電氣連接的檢查工序。也就是說，增加凝聚力處于暫時固定狀態(tài)下進(jìn)行電氣連接的檢查，若有異常，由于是暫時固定狀態(tài)，就能夠很容易進(jìn)行返修。
第2發(fā)明為將多種電子元器件粘接固定在電路基板上、電氣連接并保持各電子元器件的電子元器件安裝在電路基板上的方法，包括在各電子元器件電極形成的電極形成面上形成與其面積大致相同面積的薄膜狀熱硬化型粘接劑層從而得到帶粘接劑的電極的粘接劑層形成工序，將形成了粘接劑層的前述電子元器件的電極與前述基板電極對準(zhǔn)安裝并定位、再增加粘接劑的凝聚力達(dá)到能夠保持接觸狀態(tài)程度的暫時固定工序，及在暫時固定的電極間加熱壓接固定的熱壓工序，該熱壓工序采用高壓釜，同時以高壓釜的靜壓對多種電子元器件一面加壓一面加熱。
采用該第2發(fā)明，加上上述的第1發(fā)明，由于在熱壓工序利用高壓釜的靜壓，同時對多種電子元器件一面加壓一面加熱，因此對各電子元器件能以方便而且簡單的結(jié)構(gòu)一次就能將各電子元器件粘接固定。
在該第2發(fā)明中，前述薄膜狀粘接劑的面積也如上述那樣，相對于電子元器件的電極形成面面積，最好是正負(fù)30％以內(nèi)。
在前述熱壓工序中，最好在增加粘接劑的凝聚力達(dá)到能夠保持接觸狀態(tài)程度的狀態(tài)下，具有檢查電極間電氣連接的檢查工序，也就是說，增加凝聚力處于暫時固定狀態(tài)下進(jìn)行電氣連接的檢查，若有異常，由于是暫時固定狀態(tài)，就能夠很容易進(jìn)行返修。
第3發(fā)明為在電極形成面形成薄膜狀粘接劑層構(gòu)成的帶粘接劑的電子元器件群，包括具有薄膜狀粘接劑層及使該薄膜狀粘接劑層形成能夠剝離的分離層的連接片，及排列在該連接片的薄膜狀粘接劑層上的多種電子元器件，將各電子元器件的電極形成面粘貼在粘接劑層上。
該第3發(fā)明，由于將多種電子元器件粘在在粘接劑薄膜上，因此在使用時，若將電子元器件從分離薄膜上剝下，即在電子元器件的電極形成面形成燭接劑層。也就是說，能容易得到帶粘接劑的電子元器件，而且，在把電子元件器件安裝在電路基板上時，若預(yù)先在連接片上粘貼電子元器件，則能夠直接從連接片上將電子元器件剝下，作為帶粘接劑的電子元器件使用，因此安裝方法的工序管理簡單，而且?guī)д辰觿┑碾娮釉骷谋３中砸草^好。
前述粘接劑層，最好含有導(dǎo)電粒子。由于含有導(dǎo)電粒子，能使相對的電極之間可靠地進(jìn)行電氣連接，而能使相鄰電極之間保持絕緣性。
第4發(fā)明為在電極形成面形成薄膜狀粘接劑層構(gòu)成的帶粘接劑的電子元器件的制造方法，包括設(shè)置具有薄膜狀粘接劑層及使該粘接劑層形成能夠剝離的分離層的連接片的連接片設(shè)置工序，連接片的尺寸大于電子元器件的電極形成的電極形成面的尺寸，將前述電子元器件的電極形成面與前述粘接劑層接觸的接觸工序，將前述電極形成面加熱、使電極形成面的粘接劑層區(qū)域與其周圍區(qū)域之間的凝聚下降、形成凝聚力下降線的加熱工序，將電子元器件與連接片分離、一面保持略等于電極形成面尺寸的粘接劑層一面從分離片分離的分離工序。
該第4發(fā)明，將電子元器件的電極形成面與連接片接觸，將電極加熱使電極周圍的凝聚力下降，也就是說，粘接劑的常溫下由于一定的凝聚力呈凝固狀態(tài)，而加熱至規(guī)定溫度則凝聚力下降(軟化)，因此電子元器件與連接片分離，這樣就以電極形成面輪廓范圍內(nèi)帶有粘接劑層的狀態(tài)從分離片上分離，因此很容易地得到具有與電子元器件的電極形成面大致相同大小粘接劑的帶粘接劑的電子元器件。
另外，凝聚力下降線說的是因電極加熱而在電極端面周圍形成的粘接劑凝聚力下降的部位與凝聚力幾乎沒有變化的部位的交界線，粘接劑的凝聚性與硬化性(活性化)是不同的，不管是熱硬化粘接劑，還是熱軟化粘接劑。
第5發(fā)明為在電極端面形成薄膜狀粘接劑層構(gòu)成的帶粘接劑的電子元器件的制造方法，包括設(shè)置具有薄膜狀粘接劑層及使該粘接劑層形成能夠剝離的分離層的連接片的連接片設(shè)置工序，連接片的尺寸大于電子元器件的尺寸，將前述電子元器件中形成電極的電極形成面與前述粘接劑層接觸的接觸工序，將前述電極形成面加壓于粘接劑層，沿電子元器件輪廓在粘接劑層至少一部分形成切口的切口形成工序，將電子元器件與連接片分離，電極上一面保持粘接劑層一面從分離片分離的分離工序。
該第5發(fā)明，將電子元器件的電極形成面加壓于連接片的粘接劑層，在電極端面(或電子元器件)的周圍形成切口，將電極形成面的粘接劑與其他區(qū)域的粘接劑分離。這樣能夠很容易地而且確實得到與電子元器件的電極形成面大致相同大小的粘接劑層。
前述切口形成工序，最好在將電子元器件的電極加壓于連接片的加壓頭上設(shè)置切刀或電熱絲，利用加壓頭上設(shè)置的切刀或利用電熱絲，能夠很容易地形成與電子元器件或電極大小大致相等面積的粘接劑層。
前述連接片最好放置在平臺上，并在連接片與平臺之間放置緩沖材料，通過這樣，使加熱頭加壓時或切斷時的沖擊得以緩沖。
如前所述，為了提高與相鄰電極的絕緣性，粘接劑最好含有導(dǎo)電粒子。


圖1A及圖1B表示說明本發(fā)明安裝方法工序的剖視示意圖。
圖2A、圖2B及圖2C表示本發(fā)明粘接劑的寬度及芯片的排列舉例的平面圖。
圖3表示本發(fā)明其他實施例的剖視示意圖。
圖4表示本發(fā)明其他實施例的剖視示意圖。
圖5A至圖5D表示本發(fā)明帶粘接劑芯片的構(gòu)成的剖視示意圖。
圖6A、圖6B及圖6C表示本發(fā)明帶粘接劑芯片的各種狀態(tài)的剖視示意圖。
圖7A及圖7B表示本發(fā)明帶粘接劑芯片群的結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。
圖8表示本發(fā)明的安裝帶粘接劑芯片的MCM立體圖。
下面一面參照實施例所示的附圖一面說明本發(fā)明。
圖1為說明本發(fā)明的一種實施例的剖視示意圖。圖1A為有關(guān)本發(fā)明安裝方法所采用的熱壓裝置的一部分，例如在通過吸附等能夠固定住芯片1的加熱頭2及平臺3之間放有由粘接劑層4及分離層5構(gòu)成的粘接帶6。這種情況下，粘接劑層4與電子元器件的芯片1(半導(dǎo)體芯片)的電極形成面相對放置。這里，電子元器件不限于半導(dǎo)體芯片，也可以是有源元件、無源元件、電阻、電容等。
粘接帶6通過吸附等緊貼于平臺3，或者也可以在利用平臺3的前后輥筒(圖中未畫出)施加張力的狀態(tài)下移動。另外，粘接劑層4能夠從分離層5上剝離，由于分離層5緊貼住或因張力而固定，因此更容易剝離。
通過在加熱頭2與平臺3之間加壓，使半導(dǎo)體芯片1的電極形成面與比其要大的粘接劑4接觸。粘接劑層4的大小按照MCM使用的多種芯片中最大芯片的尺寸選擇，這樣也能夠適用于其他芯片，另外從便于操作來看也希望如此。這時最好選擇芯片的長×寬的較小尺寸，因為如果這樣能夠減小帶寬，而且能夠減小裝置的占地空間。
粘接劑層4的寬度(一般為帶寬)可以如圖2A那樣與芯片尺寸有幾乎同樣大小，也可以如圖2B那樣比芯片尺寸大一些，或者也可以如圖2C那樣排成2排以上，這些根據(jù)操作性及批量大小等考慮選擇。
在圖1A中，由于加熱頭2加熱至規(guī)定溫度，因此從芯片1的電極形成面的背面直接加熱，沿芯片大小的粘接劑層區(qū)域部分優(yōu)先被加熱。在該加熱時，芯片1周圍的粘接劑因為散熱少，僅僅是導(dǎo)熱性差的粘接劑，因此幾乎不加熱，維持薄膜狀，而與芯片1緊貼的粘接劑層4因加熱而呈低粘度化，或者因粘接性增強(qiáng)與轉(zhuǎn)而與芯片1粘接構(gòu)成一體，薄膜強(qiáng)度提高。因此，形成沿芯片1大小的粘接劑層4凝聚力下降線10。
這種情況下加熱頭2的加熱溫度最好是處于粘接劑層4軟化流動(比較理想的標(biāo)準(zhǔn)是粘度在1000泊以下，最理想為100～10泊)、而且粘接劑的硬化反應(yīng)剛要開始的低位狀態(tài)(標(biāo)準(zhǔn)為反應(yīng)率20％以下)，根據(jù)使用的粘接劑系適當(dāng)選定，加熱頭2的加熱溫度在后述的潛在性硬化劑活性溫度以下進(jìn)行，能提高帶粘接劑芯片的保存性，因此就更理想了。
圖1B表示將加熱頭2從平臺3離開時的示意圖。由于沿芯片1大小的粘接劑凝聚力下降線的作用能將與芯片1大致相同大小的粘接劑層4轉(zhuǎn)而與芯片1粘接。平臺3上的粘接劑層4形成挖去了與轉(zhuǎn)而與芯片1粘接的粘接劑層4的形狀，利用剩下的粘接劑層4及分離層5等仍保持薄膜形狀，然后通過去除或移動將新的粘接面放在平臺3上。
在圖1A及圖1B的情況下，由于將粘接劑層4從分離層5剝離而得到帶粘接劑的芯片，因此，能夠直接與基板連接，形成連續(xù)的MCM生產(chǎn)。保存時，也可以在粘接劑面上重新形成分離層。在圖1A及圖1B中，若通過暫時連接等方式預(yù)先將各種芯片置于帶上，則作為帶粘接劑的芯片從帶上剝離芯片時也是適合的。這種情況下，因為能夠按照順序連續(xù)供給帶粘接劑的各種芯片，因此對于提高生產(chǎn)率是有效的。
圖3表示本發(fā)明其他得到粘接劑芯片的一種實施例的剖視示意圖。圖3所示為壓接裝置的一部分，在通過吸附等使芯片1固定的加壓頭8與平臺3之間放有由粘接劑層4及分離層5構(gòu)成的粘接帶6。這里，粘接帶6通過吸附等緊貼于平臺3，或者也可以在利用平臺3的前后輥筒(圖中未畫出)施加張力的狀態(tài)下移動。
加壓頭8上裝有切割刀具7(jig)，切割刀具7沿芯片1大小的周圍形成刀刃，當(dāng)帶寬與芯片尺寸大致相同時，刀刃只有2邊也行。利用切割刀具將粘接劑層4至少厚度方向的一部分或全部切斷，將與芯片1大致相同大小的粘接劑層4粘附在芯片1上。這種情況下，加壓頭8也可以處于不加熱的狀態(tài)，在不加熱情況下，因為可以進(jìn)行室溫作業(yè)，所以能夠防止因熱量而導(dǎo)致粘接劑失效。作為切割刀具7，可以采用金屬或陶瓷等刀具，或采用熱、紫外線、激光等能量線。
在切割刀具7是刀刃通過加壓切斷時，切割刀具7的高度，也就是說與芯片1接觸面的距離要根據(jù)粘接劑層4或者分離層5的切口深度來考慮決定，但最好將粘接劑層4完全切斷，因為這樣容易將帶粘接劑的芯片與粘接劑層4分開。這種情況下，將切割切具7能夠收縮在加壓頭8中、作為上下可動的機(jī)構(gòu)，這樣就提高了連續(xù)生產(chǎn)率。
在圖1A、圖1B及圖3中，最好如圖4那樣在平臺3與分離帶5之間放入橡膠等緩沖層11，這樣容易得到沿芯片尺寸的輪廓大小的帶粘接劑的芯片。
根據(jù)上述所得到的帶粘接劑的芯片的種種形態(tài)，利用圖5A至圖5D及圖6A及圖6C加以說明。無論哪一種形態(tài)，與芯片1有大致相同面積的薄膜狀粘接劑都覆蓋了電極形成面，在芯片電極面的整個面上都有。
圖5A為帶粘接劑的芯片的基本構(gòu)成，半導(dǎo)體芯片1與粘接劑層4實際上是同樣大小。圖5B及圖5C的粘接劑4與半導(dǎo)體芯片1相比大小略有不一樣，這種情況有利于與基板連接后最佳粘接劑量的調(diào)節(jié)。大小范圍在芯片尺寸±30％左右，從帶粘接劑的芯片的形狀穩(wěn)定性來看比較理想，但最好是同樣大小。在本發(fā)明中，包括上述5A～圖5C所示，表現(xiàn)出來與半導(dǎo)體芯片有大致相同的大小。圖5D為在粘接劑層4上形成分離層5的情況，對于保存時防止灰塵等附著在粘接劑表面上這一點是比較理想的。
圖6A及圖6B表示有突起極電12的芯片的情況，圖6C為沒有突起電極、但有布線層13的情況的芯片。另外，圖6A及圖6B為粘接劑中含有導(dǎo)電粒子14的情況，圖6C為不含導(dǎo)電粒子的情況。圖6A～圖6C的這些突起電極及導(dǎo)電粒子的有無情況可以互相交替組合。
圖7A表示帶粘接劑的芯片群，與芯片有大致相同大小的薄膜狀粘接劑覆蓋了芯片電極形成面的全部而形成若干個獨立的帶粘接劑的芯片，然后在分離帶上形成帶粘接劑的芯片群，也可以呈連續(xù)帶狀卷繞起來。
另外，也可以如圖7B那樣，粘接劑層4沿芯片大小的形狀獨立形成在分離帶5上。這種情況下，例如預(yù)先按基板上安放各種芯片的次序依次在分離帶上形成，這樣因為能夠連續(xù)供給帶粘接劑的芯片，因此對于提高生產(chǎn)率是有效的。
以上所述構(gòu)成的帶粘接劑的芯片，對于單芯片的安裝也能夠適用，但下面說明的是利用該方法的多芯片安裝方法。
首先，將應(yīng)該連接的帶粘接劑芯片電極與基板電極用顯微鏡或圖像存儲裝置進(jìn)行定位。這時同時使用定位標(biāo)記也是有效的。接著，在應(yīng)該連接的電極間加熱加壓，對同一個基板得到若干個芯片的導(dǎo)電連接。作為加熱加壓的條件，也可以一個一個芯片進(jìn)行，但若能夠同時壓接若干個，則對于提高生產(chǎn)率是有效的。
作為加熱加壓的方法，除了采用通常的壓機(jī)以外，也可以采用高壓釜等靜壓的方法，特別在芯片的厚度及大小等不一樣的情況下，作為均勻的加熱加壓方法是有效的。所謂本發(fā)明中所說的靜壓，是指在物體的外表面垂直作用一定壓力的狀態(tài)。這里一般芯片面積為2～20mm見方，與此相比連接部分的厚度為1mm以下，多數(shù)為0.1mm以下，則芯片面積相當(dāng)大，就能獲得電極連接方向的壓力。
在加熱加壓時，也可以進(jìn)行在應(yīng)該連接的電極之間的導(dǎo)通檢查。由于可以在粘接劑未硬化或硬化反應(yīng)不充分的狀態(tài)下進(jìn)行導(dǎo)通檢查，因此很容易進(jìn)行返修作業(yè)。這時最好在粘接劑的反應(yīng)率為30％左右以下進(jìn)行檢查，這樣比較容易兼顧到利用溶劑進(jìn)行返修作業(yè)。另外，當(dāng)粘接劑的反應(yīng)未滿10％時，由于電極未完全固定，因此最好同時進(jìn)行加壓。
通過上述操作，在基板上安裝了芯片的電路基板9如圖8所示，能夠得到利用粘接劑層4將多個各種形狀及尺寸的芯片類元器件1高密度安裝在比較小形的基板9上的多芯片組件(MCM)。作為能夠適用于本發(fā)明的基板9，例如可以有聚酰亞胺或聚酯等塑料薄膜、玻璃纖維及環(huán)氧等的復(fù)合體、硅等半導(dǎo)體或玻璃、陶瓷等無機(jī)物基板等。
本發(fā)明所用的粘接劑層4，熱可塑料材料或利用熱或光而硬化的材料都能適用。其中最好采用硬化性材料，因為連接后的耐熱性及耐濕性好。其中含有潛在性硬化劑的環(huán)氧系粘接劑及含過氧化物等自由基系硬化劑的丙烯系粘接劑，由于能夠短時間硬化，連接操作性好，分子構(gòu)造上粘接性強(qiáng)，因此是特別理想的。潛在性硬化劑，其因加熱或壓力而產(chǎn)生反應(yīng)開始的活性點比較明顯，對于具有加熱或壓力工序的本發(fā)明是較理想的。
作為潛在性硬化劑，有咪唑系、酰肼系、三氟化硼-胺配合物、氨基亞胺、多胺鹽、鎓鹽、雙氰胺等以及它們的變性物，這些可以單獨使用或2種以上的混合物使用。
這些是陰離子或陽離子聚合型等所謂離子聚合性的觸媒型硬化劑，由于容易獲得快速硬化性及可以很少考慮化學(xué)當(dāng)量的問題，因此比較理想。在它們當(dāng)中，由于咪唑系是非金屬系，不容易發(fā)生電腐蝕，另外從反應(yīng)性及連接可靠性考慮，是特別理想的。作為硬化劑，其他還可以采用聚胺類、聚硫醇、多酚、酸酐等，也可以與前述觸媒型硬化劑同時并用。另外，以硬化劑為核心、其表面用高分子物質(zhì)或無機(jī)物覆蓋而成的微膠囊型硬化劑，由于它兼顧了長期保存性及快速硬化性這一對矛盾的特性，因此比較理想。
本發(fā)明所用的粘接劑的硬化劑活性溫度，最好為40～200℃。這是因為，若不到40℃，則與室溫的溫差較小，必須在低溫下保存；若超過200℃，則連接時對其他構(gòu)件將產(chǎn)生熱影響，根據(jù)上述理由，50～150℃就更為理想。本發(fā)明中所說的活性溫度是用DSC(差示掃描熱量計)、將環(huán)氧樹脂及硬化劑的摻合物作為試樣、用10℃/分從室溫升溫時的發(fā)熱峰值溫度來表示。若活性溫度處于低溫側(cè)，則出現(xiàn)反應(yīng)性好而保存性下降的趨勢，因此考慮這些因素決定。在本發(fā)明中，通過硬化劑活性溫度以下的熱處理提高帶粘接劑的芯片的保存性，在活性溫度以上能夠得到較好的多芯片連接。因而最好在硬化劑的活性溫度以下調(diào)節(jié)熔融粘度以形成凝聚力下降線。
在這些粘接劑層4中最好添加導(dǎo)電粒子14或少量的絕緣粒子(圖中未畫出)，因為它作為帶粘接劑的芯片在制造時加熱加壓條件下的厚度保持材料起作用。這時，導(dǎo)電粒子或絕緣粒子的比例為體積的0.1～30％左右，對于各向?qū)щ姰愋詾轶w積的0.5～15％。粘接劑層4也可以采用分隔形成絕緣層及導(dǎo)電層的多層結(jié)構(gòu)。這種情況下，由于提高了分辨率，因此能夠完成高密度的電極連接。
作為導(dǎo)電粒子14，有Au、Ag、Pt、Co、Ni、Cu、W、Sb、Sn、焊錫等金屬粒子或碳、石墨等，另外可以將這些導(dǎo)電粒子作為核心材料，或者在由非導(dǎo)電性的玻璃、陶瓷、塑料等高分子等構(gòu)成的核心材料上覆蓋前述那樣的材料構(gòu)成的導(dǎo)電層而形成。特別是用絕緣層覆蓋導(dǎo)電材料而形成的絕緣覆蓋粒子，或者同時并用導(dǎo)電粒子及玻璃、陶瓷、塑料等絕緣粒子，由于也能提高分辨率，因此可以適用。
為了確保在微小的電極上有1個以上、最好有盡可能多的粒子數(shù)，小直徑的粒子比較適合，導(dǎo)電粒子14的直徑在15μm以下，更加理想的是7～1μm。若不到1μm，與電極表面的接觸較難。另外，導(dǎo)電材料3的粒子直徑最好要均勻，因為如果這樣，從電極之間流出的就少。
在這些導(dǎo)電粒子中，以塑料等高分子核心材料形成導(dǎo)電層、或者焊錫等熱熔融金屬比較好，因為利用加熱加壓或者加壓有變形性，增加了連接時與電路的接觸面積，提高了可靠性。特別是以高分子類材料為核心的情況，因為它不呈現(xiàn)焊錫那樣的融點，能夠在連接溫度下廣泛控制軟化狀態(tài)，容易適應(yīng)電極的厚度及平坦性的差異，因此是特別理想的。
另外，例如Ni或W等硬質(zhì)金屬粒子、或者表面有許多突起的粒子的情況，由于導(dǎo)電粒子嵌入電極或布線圖形中，因此在電極表面上有氧化膜或污染層存在時也能得到低的連接電阻，提高了可靠性，所以是比較理想的。
采用本發(fā)明的多芯片安裝法，能夠?qū)⒉煌笮〕叽绲膸д辰觿┑男酒惭b在基本上，因此容易在小面積基板上安裝多個芯片。
采用本發(fā)明，采用每一種芯片形成必須量的粘接劑層的芯片，與每一種芯片尺寸采用不同粘接帶的情況相比，帶寬用很少幾種即可完成，能夠簡化安裝裝置。另外，與基板表面全部形成粘接劑層的情況相比，熱量及壓力對于相鄰芯片或粘接劑等沒有影響，又因為沒有多余的粘接劑，因此比較經(jīng)濟(jì)。
采用本發(fā)明的理想的實施形態(tài)，由于粘接劑中含有潛在性硬化劑構(gòu)成，因此利用硬化劑活性溫度以下的熱處理可以得到帶粘接劑的芯片，因此提高了粘接劑的保存性，而在活性溫度以上又能得到多芯片的高可靠性的連接。
采用本發(fā)明的利用靜水壓的多芯片安裝法，因為密閉容器內(nèi)的壓力是一定的，因此能夠同時處理多塊MCM，所以批量效益高。另外，由于是利用氣體或液體等介質(zhì)加熱，因此不需要昂貴的金屬模具，利用不同種類的介質(zhì)，可以適用于熱、濕、厭氣性等各種粘接劑。另外，在粘接劑的硬化必須要長時間的情況下，也可以通過一次操作大量制作。
采用本發(fā)明的多芯片安裝法，由于在正式進(jìn)行粘接劑硬化之前能夠進(jìn)行導(dǎo)通檢查，因此發(fā)現(xiàn)連接不良部分時，粘接劑處于硬化反應(yīng)不充分的狀態(tài)，芯片的剝離及其后用丙酮等溶劑進(jìn)行清洗就極其簡單，容易進(jìn)行返修作業(yè)。
另外，將帶粘接劑的芯片在分離層上形成帶粘接劑的芯片排列，可以按照安裝到基板上的順序形成，對于提高生產(chǎn)率是有效的。
采用本發(fā)明的帶粘接劑的芯片的制造法，通過芯處加熱，粘接劑層容易在芯片附近形成凝聚力下降線，另外通過能夠?qū)⒄辰觿訌姆蛛x層剝離，能夠比較容易地得到帶芯片大小的粘接劑的芯片。另外通過將該溫度設(shè)定在硬化劑活性溫度以下，能夠?qū)φ辰觿┑谋４嫘詻]有影響而穩(wěn)定使用。
采用本發(fā)明的帶粘接劑的芯片的制造法，通過用切割刀具沿極其簡單的芯片形狀將粘接劑層厚度方向至少一部分切斷，能夠比較容易地得到帶芯片大小的粘接劑的芯片。
下面用實施例進(jìn)行更詳細(xì)地說明，但本發(fā)明并不限于此。
實施例1(1)粘接劑層的制作將苯氧樹脂(高分子量環(huán)氧樹脂)與含有微膠囊型潛在性硬化劑的液狀環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量185)的比率定為30/70，得到醋酸乙脂的30％溶液。在該溶液中添加2％體積的在直徑為3±0.2μm的聚苯乙烯系粒子上形成Ni/Au厚度為0.2/0.02μm的金屬覆蓋層的導(dǎo)電粒子，并加以混合分散。將該分散液用輥筒涂布機(jī)(Roll Coater)涂布在分離層上(硅處理聚對苯二甲酸乙二酯薄膜，厚度為40μm)，在100℃下干燥20分鐘，得到厚度為20μm的粘接薄膜。
該粘接薄膜的根據(jù)DSC的活性溫度為120℃，去除硬化劑的試樣摻合粘度用數(shù)字粘度計NV-8(勒斯卡(レスカ)公司生產(chǎn))測量，100℃時的粘度為800泊。
將該粘接薄膜與分離層一起切斷，得到寬度為2mm的帶狀物。
(2)帶粘接劑層的芯片的制作將(1)中得到的帶狀物的粘接面朝上安裝到芯片安裝裝置AC-SC450B(日立化成工業(yè)(株)生產(chǎn)的COB連接裝置)中，用平臺前后輥筒加上張力，使帶狀物能夠在緊貼平臺的狀態(tài)下移動。通過吸附將評價用IC芯片(硅基板，2×10mm，厚度0.5mm，在長邊一側(cè)的2邊形成300個叫做突起電極的直徑50μm、高20μm的金電極)固定在加熱頭上。
利用上述構(gòu)成，將加熱頭設(shè)定在110℃，以5Kgf/cm2對帶狀物的粘接劑表面熱壓3秒鐘后，將加熱頭升起，去掉壓力，將加熱頭離開平臺。這時IC芯片前端帶狀物粘接劑的實際溫度最高為102℃。通過上述過程，將與芯片大小幾乎相等的粘接劑層從分離層上剝離而得到帶粘接劑的芯片。
同樣的做法，得到IC芯片尺寸為5×5mm(帶寬5.5mm)2個及IC芯片尺寸為直徑10mm(帶寬10.5mm)1個一共4個帶粘接劑的芯片。這些芯片的突起電極的間距不同，但突起電極的高度及硅基板的厚度則相同。
(3)連接在15mm×25mm、厚度0.8mm的玻璃環(huán)氧基板(FR-4級)上有高度為18μm的銅箔電路，在電路端部有與上述(2)的IC芯片的突起電極的間距相對應(yīng)的連接電極，在這樣的玻璃環(huán)氧基板上放置前述的帶粘接劑的芯片，在利用CCD攝像頭對電極定位后，以150℃、20Kgf/mm2、15秒鐘一次將全部連接好。由于芯片高度幾乎相等，另外在芯片與加熱頭之間加入厚度100μm的特氟綸片作為緩沖材料，因此得到將4個帶粘接劑的芯片一次連接好的MCM。
(4)評價各芯片的電極與基板電極能夠有了良好的連接。由于粘接劑僅僅在芯片附近有，因此在基板表面上幾乎沒有多余的粘接劑。生產(chǎn)1塊MCM，在1分鐘以內(nèi)能夠完成。
實施例2用與實施例1大致相同的做法將IC芯片安裝在基板上，但帶粘接劑的芯片的制作方法改變了。也就是說，采用加壓頭上有切割刀具的方法，帶寬設(shè)定為10mm。若對2×10mm芯片的情況加以說明，則切割刀具為在4邊設(shè)置由鎳鉻合金構(gòu)成的加熱絲。加壓頭不加熱，為室溫。由于切割刀具為加熱絲，因此切入離分層的切口深度能夠為層厚，能得到粘接劑面上帶有分離層的芯片。其他的芯片也同樣能形成粘接劑。在芯片為直徑10mm的情況，將切割刀具內(nèi)徑作成直徑11mm的加熱絲。這種情況下，各芯片的電極與基板電極也能夠有良好連接。由于粘接劑僅僅在芯片附近有，因此在基板表面上幾乎沒有多余的粘接劑。
實施例3用與實施例2大致相同的做法將IC芯片安裝在基板上，但帶粘接劑層的芯片的制作方法是將加熱頭設(shè)定在70℃。另外，切割刀具用刀片。這種情況也能夠容易地得到帶粘接劑層的芯片，通過同樣并用切割刀具及加熱手段，很容易使粘接劑緊貼芯片。加熱溫度可以比實施例1的要低。
實施例4用與實施例1大致相同的做法將IC芯片安裝在基板上，但帶粘接劑層的芯片的的制作方法改變了。也就是說，預(yù)先在帶上(寬度為10.5mm)暫時連接(100℃、5Kgf/cm2、3秒鐘熱壓)各種芯片，成為如圖7(a)那樣能夠連續(xù)按順序供給各種芯片之后，用與實施例1同樣的做法，得到將與芯片大小幾乎相等的粘接劑層從分離層上剝離下來的帶粘接劑的芯片。這種情況下，由于容易從分離層上剝離，而且能夠按安裝順序得到芯片，因此生產(chǎn)率極高。各芯片的電極與基板電極能夠有良好連接。
實施例5將實施例4得到的帶粘接劑的芯片以相鄰芯片1mm的間隔再次暫時連接在連續(xù)的分離層上，得到圖7B那樣的帶粘接劑層的芯片排列。由于按安裝順序從分離層取出芯片，因此生產(chǎn)率極高。各芯片的電極與基板電極能夠有良好連接。另外，帶粘接劑層的芯片排列能夠卷繞在外徑55mm的卷筒芯上，收藏空間緊湊，因此也易于作業(yè)后的冷藏保管。各芯片的電極與基極電極能夠有良好連接。
實施例6用與實施例1大致相同的做法將IC芯片安裝在基板上，但粘接劑的種類改變了。也就是說，未添加導(dǎo)電粒子。這種情況下，各芯片的電極與基板電極也能夠有良好連接。這可以認(rèn)為是由于芯片的突起電極與玻璃環(huán)氧基板的連接電極直接接觸、利用粘接劑加以固定的緣故。
實施例7
用與實施例1大致相同的做法將IC芯片安裝在基板上，但在得到帶粘接劑的芯片后設(shè)置檢查電極間電氣連接的中間檢查工序。首先，在實施例6中一面以150℃、20Kgf/mm2加壓2秒鐘一面用萬用表測量各連接點的連接電阻。或者，在150℃、20Kgf/mm2、4秒鐘條件下連接后從連接裝置取出。由于在加熱加壓作用下粘接劑的硬化正開始，因此各IC芯片暫時固定在基板一側(cè)，在無壓力下同樣進(jìn)行檢查。結(jié)果兩種情況都有1個IC芯片異常。
因此，通過機(jī)械方法將異常芯片剝離，用新的芯片進(jìn)行前述同樣的連接，結(jié)果全部良好。由于兩種情況的粘接劑的硬化反應(yīng)都處于不完全狀態(tài)，因此芯片的剝離及其后用溶劑的清洗也都極其簡單，很容易進(jìn)行返修作業(yè)。根據(jù)DSC的發(fā)熱量判斷粘接劑的反應(yīng)率，前者為7％，后者為20％。
在以上的通電檢查工序及返修工序之后，再用150℃、20Kgf/mm2連接15秒鐘，兩種情況都顯示有良好的連接特性。一旦粘接劑硬化后，芯片的剝離及其后用溶劑的清洗將極其困難，但是在本實施例那樣在狹窄基板上有多個芯片存在的情況，返修作業(yè)也較容易。
實施例8與實施例1中將IC芯片安裝在基板上的方法大致相同，但連接時的加熱加壓手段采用利用靜壓的方法。
也就是說，將帶粘接劑的芯片置于玻璃環(huán)氧基板上，將利用CCD攝像頭對電極進(jìn)行定位后的暫時貼附芯片的基板放入壓力釜中，經(jīng)120℃、20Kgf/mm2、30分鐘的氣壓處理后冷卻至室溫取出。在本實施例中，與各芯片的高度無關(guān)，施加了相同的壓力，因此沒有必要采用實施例1中使用的那種緩沖材料。另外，根據(jù)壓力釜的容量，能夠同時大量地處理多個MCM。
實施例9用與實施例1大致相同的做法將IC芯片安裝在基板上，但將分離層改換為聚四氟乙烯。(厚度80μm)。進(jìn)行與實施例1同樣的評價，則其芯片端部的粘接劑邊緣能夠以鋒利且更接近于芯片大小的形狀轉(zhuǎn)而與芯片粘接?？梢哉J(rèn)為這是由于與實施例1相比，分離層有了柔軟性，因此能夠沿著芯片邊緣切斷粘接劑。這里兩者的彈性率，聚對苯二甲酸乙二脂薄膜為200Kgf/mm2，而聚四氟乙烯為40Kgf/mm2。
實施例10
用與實施例1大致相同的做法將IC芯片安裝在基板上，但在分離層與平臺之間放置厚度為0.5mm硅橡膠后制作帶粘接劑的芯片。這種情況下與實施例1相比，其芯片端部的粘接劑邊緣能夠以鋒利且更接近于芯片大小的形狀轉(zhuǎn)而與芯片粘接?？梢哉J(rèn)為這是由于硅橡膠作為緩沖材料的作用，在分離層下存在有柔軟的橡膠層時，電極面上形成的粘接劑厚度也要根據(jù)突起電極的高度或?qū)щ娏Ｗ觼砜刂?，因此在突起電極上形成了4μm左右，而在突起電極以外形成了原來粘接劑厚度、即20μmμ。
比較例在將實施例1中的IC芯片安裝在基板上的方法中，將帶分離層的粘接薄膜按芯片大小切斷粘貼在電極形成面上。由于芯片很小，要正確粘貼很花時間，為了制作1塊MCM需0分鐘以上，與實施例1在1分鐘以內(nèi)即可完成相比，效率很低。
從上述實施例及比較例可以知道，采用本發(fā)明，能夠在不同尺寸的芯片電極面上正確形成粘接劑，同時能夠?qū)⒉煌叽绲娜舾尚酒淮伟惭b，因此能夠高效率地生產(chǎn)MCM。
權(quán)利要求
1.一種將電子元器件S安裝在電路基板上的方法，包括將多種電子元器件的電極粘接固定在電路基板上、電氣連接并保持各電子元器件，其特征在于，在所述各電子元器件電極形成的電極形成面上形成與該電極形成面的面積大致相同面積的薄膜狀熱硬化型粘接劑層從而得到帶粘接劑的電子元器件的粘接劑層形成工序；將形成了粘接劑層的電極與基板電極對準(zhǔn)安放并定位的定位工序；及在電極定位后將電子元件器件的電極及基板電極互相加熱壓接固定的熱壓工序。
2.如權(quán)利要求1所述的將電子元器件S安裝在電路基板上的方法，其特征在于，所述薄膜狀粘接劑層的面積，相對于電極形成面的面積在正負(fù)30％以內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的將電子元器件S安裝在電路基板上的方法，其特征在于，所述電子元器件保持在加熱頭上，所述熱壓工序利用所述加熱頭對電子元器件的電極進(jìn)行加熱加壓。
4.如權(quán)利要求1所述的將電子元器件S安裝在電路基板上的方法，其特征在于，在所述熱壓工序中，在增加粘接劑的凝聚力達(dá)到能夠保持連接狀態(tài)程度的狀態(tài)下，具有檢查電子元器件的電極與基板電極之間的電氣連接的檢查工序。
5.一種將電子元器件安裝在電路基板上的方法，包括將多種電子元器件粘接固定在電路基板上、電氣連接并保持各電子元器件，其特征在于，在各電子元器件電極形成的電極形成面上形成與其面積大致相同面積的薄膜狀熱硬化型粘接劑層從而得到帶粘接劑的電極的粘接劑層形成工序；將形成了粘接劑層的所述電子元器件的電極與所述基板電極對準(zhǔn)安放并定位、再增加粘接劑的凝聚力達(dá)到能夠保持接觸狀態(tài)程度的暫時固定工序；及在暫時固定的電極間加熱壓接固定的熱壓工序，該熱壓工序采用高壓釜，同時以高壓釜的靜壓對多種電子元器件一面加壓一面加熱。
6.如權(quán)利要求5所述的將電子元器件安裝在電路基板上的方法，其特征在于，所述薄膜狀粘接層的面積，相對于電極形成面的面積在正負(fù)30％以內(nèi)。
7.如權(quán)利要求5所述的將電子元器件安裝在電路基板上的方法，其特征在于，在所述暫時固定工序與所述熱壓工序之間，具有檢查所述電極間的電氣連接的檢查工序。
8.一種帶粘接劑的電子元器件群，包括在電極形成面形成薄膜狀粘接劑層，其特征在于，包括具有薄膜狀粘接劑層及使該薄膜狀粘接劑層形成能夠剝離的分離層的連接片；及在排列在該連接片的薄膜狀粘接劑層上的多種電子元器件中，將各電子元器件的電極形成面粘貼在粘接劑層上。
9.如權(quán)利要求8所述的帶粘接劑的電子元器件群，其特征在于，所述粘接劑層包含導(dǎo)電粒子。
10.一種帶粘接劑的電子元器件的制造方法，包括在電極形成面形成薄膜狀粘接劑層，其特征在于，包括設(shè)置具有薄膜狀粘接劑層及使該粘接劑層形成能夠剝離的分離層的連接片的連接片設(shè)置工序；連接片的尺寸大于電子元器件的電極形成的電極形成面的尺寸，將所述電子元器件的電極形成面與所述粘接劑層接觸的接觸工序；將所述電極形成面加熱、使電極形成面的粘接劑層區(qū)域與其周圍區(qū)域之間的凝聚下降形成凝聚力下降線的加熱工序；將電子元器件與連接片分離、一面保持略等于電極形成面尺寸的粘接劑層一面從分離片分離的分離工序。
11.如權(quán)利要求10所述的帶粘接劑的電子元器件的制造方法，其特征在于，所述加熱工序是利用設(shè)置在電子元器件的電極形成面的背面的加熱頭對電子元器件進(jìn)行加熱。
12.一種帶粘接劑的電子元器件的制造方法，包括在電極端面形成薄膜狀粘接劑層，其特征在于，包括設(shè)置具有薄膜狀粘接劑層及使該粘接劑層形成能夠剝離的分離層的連接片的連接片設(shè)置工序，連接片的尺寸大于電子元器件的尺寸，將所述電子元器件中形成電極的電極形成面與所述粘接劑層接觸的接觸工序；將所述電極形成面加壓于粘接劑層，沿電子元器件輪廓在粘接劑層至少一部分形成切口的切口形成工序；將電子元器件與連接片分離，電極上一面保持粘接劑層一面從分離片分離的分離工序。
13.如權(quán)利要求12所述的帶粘接劑的電子元器件的制造方法，其特征在于，所述切口形成工序，是利用將電子元器件的電極加壓于連接片的加壓頭上設(shè)置的切刀形成切口。
14.如權(quán)利要求12所述的帶粘接劑的電子元器件的制造方法，其特征在于，所述切口形成工序，是利用電熱絲形成切口。
15.如權(quán)利要求12所述的帶粘接劑的電子元器件的制造方法，其特征在于，所述連接片放置在平臺上，并在連接片與平臺之間放置緩沖材料。
16.如權(quán)利要求12所述的帶粘接劑的電子元器件的制造方法，其特征在于，所述粘接劑層包含導(dǎo)電粒子。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種將電子元器件S(1)安裝在電路基板上的方法,包括:在各電子元器件電極形成的電極形成面上形成與電極形成面面積大致相同面積的薄膜狀熱硬化性粘接劑層(4)、得到帶粘接劑的電子元器件的粘接劑層形成工序;將形成了粘接劑層的電極與基板電極相對進(jìn)行定位的定位工序;及電極定位后將電子元器件的電極與基板電極相互加熱壓接固定的熱壓工序。
文檔編號H01L25/18GK1174490SQ9711746
公開日1998年2月25日 申請日期1997年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月6日
發(fā)明者越功, 小林宏治, 松田和也, 福島直樹, 小出遵一 申請人:日立化成工業(yè)株式會社