專利名稱：安裝結(jié)構(gòu)、制作安裝結(jié)構(gòu)的方法以及導(dǎo)電粘合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到用來(lái)安裝諸如半導(dǎo)體器件之類的電子元件的安裝結(jié)構(gòu)及其制作方法以及用來(lái)制作安裝結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電粘合劑。
迄今，在將半導(dǎo)體器件安裝到電路板的輸入/輸出端子電極上的過(guò)程中，常常采用借助于焊接的金屬絲鍵合方法。然而，近年由于半導(dǎo)體器件封裝件尺寸的減小和連接端子數(shù)目的增大，各個(gè)連接端子之間的間距變得越來(lái)越小，使得越來(lái)越難于用常規(guī)的焊接技術(shù)來(lái)執(zhí)行安裝。
因此，近年提出了一種方法，其中諸如集成電路芯片之類的半導(dǎo)體器件被直接安裝在電路板的輸入/輸出端子電極上，以便適應(yīng)尺寸的減小并有效地利用安裝區(qū)域。
首先，半導(dǎo)體器件面朝下安裝在電路板上的倒裝芯片安裝方法，由于除了連接之后有高的機(jī)械強(qiáng)度之外，還能夠在半導(dǎo)體器件與電路板之間建立集中的電連接，而被認(rèn)為是一種有用的方法。
作為上述倒裝芯片安裝方法的一種連接材料，提出或?qū)嶋H使用了一種采用導(dǎo)電粘合劑的系統(tǒng)。
由于下面二個(gè)原因，考慮到可靠性的改進(jìn)和環(huán)境保護(hù)措施二者，此方法是一種有前景的方法。
首先，由于導(dǎo)電粘合劑包含諸如環(huán)氧樹(shù)脂之類的樹(shù)脂材料，故比之焊料亦即金屬材料，建立了一種能夠抵抗外力或熱應(yīng)力的柔軟的連接，從而改善了可靠性。
其次，由于導(dǎo)電粘合劑主要包含作為導(dǎo)電成分的銀顆粒，故能夠進(jìn)行不使用鉛的清潔的安裝。
另一方面，對(duì)于諸如芯片元件或封裝件元件之類的電子元件被安裝在印刷板上的常規(guī)結(jié)構(gòu)，也提出了一種結(jié)構(gòu)，其中考慮到可靠性的改善和環(huán)境保護(hù)措施而使用了導(dǎo)電粘合劑。
于是，考慮到可靠性的改善和將來(lái)環(huán)境保護(hù)的措施，采用導(dǎo)電粘合劑的安裝結(jié)構(gòu)就將是一種有前景的方法。
然而，采用導(dǎo)電粘合劑的安裝結(jié)構(gòu)有下列二方面的問(wèn)題，從而妨礙了其實(shí)際應(yīng)用。
第一個(gè)問(wèn)題是離子遷移引起的絕緣可靠性下降。離子遷移是一種電解作用，并且是一種當(dāng)水之類的電解質(zhì)出現(xiàn)在施加有電壓的電極之間時(shí)，通過(guò)下列4個(gè)步驟在電極之間發(fā)生的絕緣擊穿現(xiàn)象。
步驟1)正電極金屬的淘析和離化，步驟2)離化的金屬由于電壓的施加而向負(fù)電極遷移，步驟3)遷移到負(fù)電極的金屬離子淀積，步驟4)重復(fù)步驟1)至3)。
通過(guò)這樣一種離子遷移現(xiàn)象，金屬枝狀生長(zhǎng)在電極之間，且電極最終被金屬搭橋，從而引起絕緣擊穿。
用作導(dǎo)電粘合劑的導(dǎo)電填料材料的銀，具有被淘析的傾向，故易于引起離子遷移。而且，根據(jù)近年電子設(shè)備的尺寸和重量的進(jìn)一步減小，排列在半導(dǎo)體器件、電子元件或電路板上的電極的間距變得越來(lái)越小，從而更增大了離子遷移的可能性。為此，為了用導(dǎo)電粘合劑實(shí)際進(jìn)行安裝，解決離子遷移的問(wèn)題是至關(guān)重要的。
通常，為了抑制離子遷移，提出了下列3種方法。
提議1)制作具有合金(銀-銅、銀-鈀之類)的導(dǎo)電填料，提議2)用環(huán)氧樹(shù)脂之類的絕緣樹(shù)脂密封導(dǎo)電粘合劑，提議3)借助于將諸如離子交換樹(shù)脂或螯合劑之類的離子捕獲劑加入到導(dǎo)電粘合劑中，將淘析的金屬離子捕獲并將其形成為不溶解的物質(zhì)。
然而，這些提議牽涉到下列缺點(diǎn)。在提議1)中，填料金屬非常昂貴，從而提高了導(dǎo)電粘合劑的生產(chǎn)成本。在提議2)中，密封步驟的加入必須增加步驟數(shù)目并大量安裝額外的設(shè)備，從而提高生產(chǎn)成本。在提議3)中，金屬離子從導(dǎo)電填料中的淘析降低了導(dǎo)電填料的接觸性質(zhì)，從而增大了連接電阻。
這樣，雖然上述提議產(chǎn)生了抑制離子遷移的效果，但它們牽涉到其它的問(wèn)題，致使除了特別的領(lǐng)域外，難以實(shí)際應(yīng)用這些提議。第二個(gè)問(wèn)題是由于硫化作用而增大了連接電阻。硫化作用是一種金屬由于與諸如硫化氫或二氧化硫之類的含硫的弱酸性氣體發(fā)生反應(yīng)而改變成具有較低電導(dǎo)率的稱為金屬硫化物的物質(zhì)的現(xiàn)象。硫化作用看來(lái)是通過(guò)下列步驟發(fā)生的，雖然其很多部分仍然未解決。
步驟1)金屬在弱酸性氣氛中的淘析和離化，步驟2)由于硫離子與金屬離子的反應(yīng)而產(chǎn)生金屬硫化物。
如上所述，導(dǎo)電填料主要由作為主要成分的銀組成。但由于銀極易被硫化，故當(dāng)銀被硫化時(shí)，導(dǎo)電粘合劑的體電阻率增大，從而連接電阻增大。目前尚未報(bào)道此問(wèn)題的解決方法，因而不可能將采用導(dǎo)電粘合劑的安裝結(jié)構(gòu)用來(lái)生產(chǎn)可能使用在諸如硫化氫或二氧化硫濃度相當(dāng)高的溫泉或火山附近之類的環(huán)境中的電子元件。因此，采用導(dǎo)電粘合劑的安裝結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域極為有限。
于是，本發(fā)明的主要目的是，即使在諸如非常潮濕的條件或含有硫的氣體氣氛之類的比較嚴(yán)厲的條件下，也能夠保持采用導(dǎo)電粘合劑的安裝結(jié)構(gòu)的可靠性。
為了達(dá)到上述目的，簡(jiǎn)單地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種安裝結(jié)構(gòu)，它包含電氣結(jié)構(gòu)和排列在所述電氣結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)電粘合劑層，其中所述導(dǎo)電粘合劑層包含導(dǎo)電填料和排列在至少部分所述導(dǎo)電填料上的防淘析膜。由于這一構(gòu)造，本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)即使在高溫和高溫度環(huán)境下，仍然呈現(xiàn)良好的絕緣可靠性。這是由于防淘析膜即使在高溫和高濕度條件下也防止了導(dǎo)電填料中的金屬的淘析，從而基本上防止了離子遷移反應(yīng)。而且，本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)不引起導(dǎo)電填料的硫化作用，且即使處于含硫的氣體中仍然呈現(xiàn)良好的連接可靠性。這是由于防止了導(dǎo)電填料的淘析而能夠基本上防止硫化反應(yīng)。本發(fā)明所用的防淘析膜可以例如由熱凝樹(shù)脂、熱塑樹(shù)脂、金屬醇鹽之類制成。熱凝樹(shù)脂的具體例子包括酚醛樹(shù)脂、尿素樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、苯二甲酸二烯丙酯、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂等。熱塑樹(shù)脂的具體例子包括氯乙烯樹(shù)脂、偏二氯乙烯樹(shù)脂、聚苯乙烯、AS樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、異丁烯樹(shù)脂、聚乙烯、離子聚合物、甲基戊烯樹(shù)脂、異質(zhì)同晶共聚物、氟樹(shù)脂、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、聚亞胺酯、聚碳酸酯、聚酯、聚縮醛、改性聚亞苯基氧化物、聚砜、聚亞苯基硫化物等。金屬醇鹽的具體例子包括四乙氧化硅、三丁氧化鋁、四丁氧化鈦等。
此處，若安裝結(jié)構(gòu)還包含排列在所述電氣結(jié)構(gòu)上的另一個(gè)電氣結(jié)構(gòu)，且所述導(dǎo)電粘合劑層將所述電氣結(jié)構(gòu)電連接到所述其它的電氣結(jié)構(gòu)，則由于導(dǎo)電填料的離子遷移反應(yīng)或硫化作用對(duì)連接電阻的影響明顯而使本發(fā)明特別有效。
具體地說(shuō)，若至少部分所述導(dǎo)電填料被暴露在所述導(dǎo)電粘合劑層的表面上，且所述防淘析膜被排列在至少所述導(dǎo)電填料的所述暴露的部分上，則足夠了。更具體地說(shuō)，若所述導(dǎo)電粘合劑層具有大量的彼此連通并與所述導(dǎo)電粘合劑層的表面連通的孔；至少部分所述導(dǎo)電填料被暴露于所述孔的內(nèi)表面；且所述防淘析膜至少排列在暴露于所述孔的所述內(nèi)表面的所述導(dǎo)電填料上，則足夠了。這一構(gòu)造使防淘析膜能夠被選擇性地僅僅形成在與導(dǎo)電粘合劑層的表面連通且易于淘析的部分導(dǎo)電填料上。這有下列優(yōu)點(diǎn)。
若防淘析膜被排列在包含在電連接中的部分填料上，則防淘析膜在某些情況下引起導(dǎo)電障礙。因此，若防淘析膜出現(xiàn)在這一部分，則進(jìn)行諸如從外部沿導(dǎo)電方向?qū)ζ鋲嚎s之類的處理，以便擊破這部分上的防淘析膜以確保導(dǎo)電。相反，若防淘析膜僅僅被選擇性地排列在淘析易于發(fā)生的部分，則僅僅有有限數(shù)量的必須建立導(dǎo)電的部分填料上的防淘析膜，從而更加改進(jìn)導(dǎo)電。
而且，防淘析膜最好是不溶于水的，因?yàn)檫@樣即使在高溫和高濕度條件下，防淘析膜也不會(huì)淘析，且防淘析作用也更不易于降低，從而能夠長(zhǎng)時(shí)間保持抑制離子遷移反應(yīng)的作用和抑制導(dǎo)電填料硫化的作用。
能夠用于本發(fā)明的不溶于水的防淘析膜可以例如由熱凝樹(shù)脂、熱塑樹(shù)脂、金屬醇鹽之類制成。熱凝樹(shù)脂的具體例子包括酚醛樹(shù)脂、尿素樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、苯二甲酸二烯丙酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂等。熱塑樹(shù)脂的具體例子包括氯乙烯樹(shù)脂、偏二氯乙烯樹(shù)脂、聚苯乙烯、AS樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、異丁烯樹(shù)脂、聚乙烯、離子聚合物、甲基戊烯樹(shù)脂、異質(zhì)同晶共聚物、氟樹(shù)脂、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、聚碳酸酯、改性聚亞苯基氧化物、聚亞苯基硫化物等。金屬醇鹽的具體例子包括四乙氧化硅、三丁氧基金屬鋁、四丁氧化鈦等。
防淘析膜最好是不溶于含有硫化氫或氧化硫的水溶液中，因?yàn)檫@樣防硫化反應(yīng)的作用可以更大。這是由于即使硫化氫或氧化硫以水溶液的形式凝聚在防淘析膜的表面上，防淘析膜也不淘析，致使防淘析作用不太可能發(fā)生下降。
不溶于含有硫化氫或氧化硫的水溶液的防淘析膜，可以例如由熱凝樹(shù)脂、熱塑樹(shù)脂、金屬醇鹽之類制成。熱凝樹(shù)脂的具體例子包括酚醛樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、苯二甲酸二烯丙酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂等。熱塑樹(shù)脂的具體例子包括氯乙烯樹(shù)脂、偏二氯乙烯樹(shù)脂、聚苯乙烯、AS樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、異丁烯樹(shù)脂、聚乙烯、離子聚合物、甲基戊烯樹(shù)脂、異質(zhì)同晶共聚物、氟樹(shù)脂、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、聚碳酸酯、改性聚亞苯基氧化物、聚亞苯基硫化物等。金屬醇鹽的具體例子包括四乙氧化硅、三丁氧基金屬鋁、四丁氧化鈦等。
此處，術(shù)語(yǔ)“在含有硫化氫或氧化硫的水溶液中或在水中的不溶解性”被用來(lái)表示滿足下列條件。亦即，若防淘析膜由樹(shù)脂制成，則上述不溶解性被定義為一種性質(zhì)，使24小時(shí)后吸收的水或水溶液的量小于或等于0.5％重量比。若防淘析膜由絡(luò)合物制成，則上述不溶解性被定義為一種性質(zhì)，使其溶解性(溶解于100克水中的絡(luò)合物的重量)小于1×10-5克。
防淘析膜最好包含金屬絡(luò)合物。此金屬絡(luò)合物是一種由金屬與絡(luò)合劑反應(yīng)而產(chǎn)生的配位化合物。這一反應(yīng)在室溫下快速進(jìn)行。因此，借助于使導(dǎo)電填料能夠與絡(luò)合劑接觸而進(jìn)行導(dǎo)電填料表面上的絡(luò)合物膜的制作。形成在填料表面上的金屬絡(luò)合物具有金屬與絡(luò)合劑之間的極強(qiáng)的配位鍵，致使金屬絡(luò)合物穩(wěn)定并具有與金屬的極緊密的接觸。這進(jìn)一步提高了防淘析作用，從而產(chǎn)生更好的改善抗離子遷移性質(zhì)的作用和更好的改善抗硫化反應(yīng)性質(zhì)的作用。此處，用來(lái)制作金屬絡(luò)合物的絡(luò)合劑的配合基可以例如是氨基乙酰基、氨基羧基、鏈烷醇胺基、β-雙酮基、β-酮酯基、聚胺基、咪唑基等。其中，最好采用鍵合到苯環(huán)的氨基羧基或咪唑基，因?yàn)檫@樣金屬絡(luò)合物膜將不溶于水且不溶于含有硫化氫或氧化硫的水溶液，從而進(jìn)一步增大抑制離子遷移的效果和抑制硫化反應(yīng)的效果。這種絡(luò)合劑的例子包括鄰氨基苯甲酸、2-氨基哌啶、棓酰鎵酸、黃原酸鉀、吡喃、喹啉酸、銅鐵靈、4-氯-3-甲基-5-硝基苯磺酸、水楊醛肟、二安替比林基代甲烷、二乙基氨荒酸、p-二甲基氨基若丹明亞甲基苯、二甲基乙二肟、草酸、辛可寧酸、N-肉桂?；?N-苯胲、硫代乙酰胺、巰萘劑、硫脲、四苯基硼酸、三甲基苯基銨、1-亞硝基-2-萘酚、黃硝、新銅鐵靈、鉍硫酮II、p-烴基苯基砷酸、8-烴基-7-碘-5-喹啉磺酸、連苯三酚、1-吡咯二硫代羧酸、苯基砷酸、phenylthiodantoic酸、苯基熒光酮、α-糠偶酰二肟、香木鱉堿、聯(lián)苯胺、N-苯甲?；?N-苯胲、α-苯偶姻肟、苯[f]喹啉、2-硫醇苯噻唑、若丹明B等。
而且，防淘析膜不僅僅局限于金屬絡(luò)合物，可以進(jìn)一步包含樹(shù)脂成分。簡(jiǎn)言之，若防淘析膜具有能夠防止淘析的功能就足夠了。
此處，若導(dǎo)電填料包含銀，則由于銀是一種易于引起離子遷移和硫化反應(yīng)的物質(zhì)，故本發(fā)明的效果，亦即抑制離子遷移的效果和抑制硫化作用的效果，將是突出的。
能夠應(yīng)用本發(fā)明的上述安裝結(jié)構(gòu)的例子包括其上安裝有電子元件的電路板、其上倒裝芯片安裝有半導(dǎo)體器件的電路板、等等。
本發(fā)明的粘合劑含有導(dǎo)電填料，且至少部分導(dǎo)電填料具有防淘析膜。利用這種構(gòu)造，本發(fā)明的用導(dǎo)電粘合劑安裝的安裝結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)良好的絕緣可靠性，即使在高溫和高濕度環(huán)境下也不引起離子遷移。而且，呈現(xiàn)良好的連接可靠性，即使在含有硫的氣體中也不引起導(dǎo)電填料的硫化。
此處，關(guān)于防淘析膜的組分，最好是不溶于水的，最好還不溶于含有硫化氫或氧化硫的水溶液，最好包含金屬絡(luò)合物，且最好包含樹(shù)脂成分。而且，導(dǎo)電粘合劑最好包含銀。
本發(fā)明還提供了一種制作安裝結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包含在電氣結(jié)構(gòu)上制作導(dǎo)電粘合劑層的步驟，所述導(dǎo)電粘合劑層包含導(dǎo)電填料；以及在所述導(dǎo)電粘合劑層硬化之后在所述導(dǎo)電填料上制作與所述導(dǎo)電粘合劑層的表面連通的防淘析膜的步驟。用此制作方法生產(chǎn)的安裝結(jié)構(gòu)能夠呈現(xiàn)改善抗離子遷移性質(zhì)的效果以及改善抗硫化反應(yīng)性質(zhì)的效果，同時(shí)又借助于形成防淘析膜而很好地保持電氣結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電。而且，由于防淘析膜在導(dǎo)電粘合劑層硬化之后制作在導(dǎo)電填料上，故防淘析膜不進(jìn)入導(dǎo)電粘合劑層的電連接位置以對(duì)其導(dǎo)電狀態(tài)產(chǎn)生不利的作用，致使能夠確保良好的導(dǎo)電。
以這種方式制作防淘析膜的一種方法是制作絡(luò)合物的工藝。制作絡(luò)合物的這一工藝能夠執(zhí)行下列功能。例如用澆注絡(luò)合劑的方法進(jìn)行絡(luò)合工藝。這種絡(luò)合工藝可以用現(xiàn)有的設(shè)備來(lái)進(jìn)行，從而免去了新的設(shè)備投資并僅僅少量增加生產(chǎn)成本。此處，若絡(luò)合膜被制作在各個(gè)導(dǎo)電填料之間的接觸點(diǎn)上或?qū)щ娞盍吓c電極金屬之間的接觸點(diǎn)上，則由于絡(luò)合物通常是絕緣的而可能使導(dǎo)電粘合劑的電導(dǎo)率和安裝結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性有某種程度的退化。相反，若采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法，則導(dǎo)電粘合劑層硬化之后，導(dǎo)電填料被形成在絡(luò)合物中以確保其導(dǎo)電，致使僅僅不涉及到導(dǎo)電的位置能夠形成在絡(luò)合物中，同時(shí)照原保持各個(gè)導(dǎo)電填料之間的上述接觸點(diǎn)以及導(dǎo)電填料與其它電氣結(jié)構(gòu)之間的接觸點(diǎn)電連接于導(dǎo)電粘合劑層。因此，能夠有效地制作防淘析膜，同時(shí)確保安裝結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性，從而得到低的連接電阻。此處，在此工藝中，由于絡(luò)合劑選擇性地與金屬部分反應(yīng)，故防淘析膜不形成在不需要絡(luò)合過(guò)程的位置處，亦即導(dǎo)電粘合劑層的樹(shù)脂成分(粘合劑樹(shù)脂之類)的位置處或電氣結(jié)構(gòu)的表面(板的表面之類)。而且，根據(jù)本發(fā)明的方法，由于絡(luò)合工藝在使用任意導(dǎo)電粘合劑制造安裝結(jié)構(gòu)之后進(jìn)行，故本發(fā)明能夠用于使用任何類型導(dǎo)電粘合劑的安裝結(jié)構(gòu)，致使其經(jīng)濟(jì)效益高。
可以用本發(fā)明生產(chǎn)的安裝結(jié)構(gòu)的具體例子包括用所述導(dǎo)電粘合劑層將另一個(gè)電氣結(jié)構(gòu)電連接于所述電氣結(jié)構(gòu)的安裝結(jié)構(gòu)、電子元件被安裝在電路板上的安裝結(jié)構(gòu)、以及半導(dǎo)體器件被倒裝芯片安裝在電路板上的安裝結(jié)構(gòu)。確切地說(shuō)，若本發(fā)明被用于由諸如芯片阻器之類的芯片元件制成的電子元件被安裝在電路板上的安裝結(jié)構(gòu)，則可以執(zhí)行下列功能。
若上述電子元件被安裝，則它們的連接位置被暴露，致使能夠在完成安裝結(jié)構(gòu)之后，用諸如絡(luò)合工藝之類的工藝，同時(shí)在安裝結(jié)構(gòu)的所有元件的連接位置上制作防淘析膜。因此，能夠縮短制作防淘析膜所需的時(shí)間。此處，若用絡(luò)合工藝制作防淘析膜，則由于絡(luò)合劑選擇性地與金屬部分反應(yīng)，故絡(luò)合膜(防淘析膜)不形成在不需要制成絡(luò)合物的部分上，亦即板的表面上、元件的表面上等等。
從最佳實(shí)施例的下列詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述和進(jìn)一步目的將變得明顯，在所附權(quán)利要求中精確地表明了本發(fā)明的上述和進(jìn)一步目的，本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員在參照附圖將本發(fā)明付諸實(shí)際時(shí)將回憶起本說(shuō)明書(shū)未曾觸及的大量其它的優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中，

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一最佳實(shí)施例的導(dǎo)電粘合劑的主要部分的放大圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第二最佳實(shí)施例的倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第三最佳實(shí)施例的芯片元件安裝結(jié)構(gòu)的平面圖；圖4是用根據(jù)本發(fā)明第四最佳實(shí)施例的方法制造的電路板的平面圖；圖5(A)和5(B)是用根據(jù)第四實(shí)施例的方法制造的導(dǎo)電粘合劑層的剖面圖；以及圖6是抗硫化反應(yīng)性質(zhì)評(píng)估中所用的測(cè)試樣品的平面圖。
以下參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)在第一實(shí)施例中，本發(fā)明被用于導(dǎo)電粘合劑。圖1是根據(jù)此實(shí)施例的導(dǎo)電粘合劑1的主要部分的放大圖。導(dǎo)電粘合劑1的特征是導(dǎo)電粘合劑1本身的結(jié)構(gòu)。亦即，導(dǎo)電粘合劑1包括具有防淘析膜3的導(dǎo)電填料2以及有機(jī)粘合劑4，其中的導(dǎo)電填料2與有機(jī)粘合劑4被混合并分散。
防淘析膜3可以例如由諸如尿烷樹(shù)脂、氯乙烯樹(shù)脂、偏二氯乙烯樹(shù)脂、聚苯乙烯之類的熱塑樹(shù)脂制成，或由諸如酚醛樹(shù)脂、尿素樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂之類的熱凝樹(shù)脂制成。有機(jī)粘合劑3可以由例如環(huán)氧樹(shù)脂制成，或由諸如醋酸乙烯樹(shù)脂、丙烯樹(shù)脂、苯氧基樹(shù)脂之類的另一種樹(shù)脂制成。而且，有機(jī)粘合劑3可以由金屬絡(luò)合物制成。
導(dǎo)電填料可以由例如銀(Ag)、金(Au)、Ag涂敷的Cu、Cu-Ag合金、銅(Cu)、鎳(Ni)、Ag-Pd合金之類制成。但考慮到體電阻率和材料成本，銀(Ag)是最佳的。
(第二實(shí)施例)在本實(shí)施例中，本發(fā)明被用于半導(dǎo)體器件的倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D2，根據(jù)本實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)包括作為電氣結(jié)構(gòu)例子的電路板5以及作為另一種電氣結(jié)構(gòu)的例子的半導(dǎo)體器件6。半導(dǎo)體器件6包括IC板7和排列在IC板7的表面上的凸塊電極8。電路板5包括排列在電路板5的表面上的輸入/輸出端子電極9。而且，由第一實(shí)施例中所述的導(dǎo)電粘合劑1制成的導(dǎo)電粘合劑層1A，被排列在輸入/輸出端子9上，并在輸入/輸出端子9和凸塊電極8之間由導(dǎo)電粘合劑層1A建立電連接。而且，密封樹(shù)脂10被排列在半導(dǎo)體器件6與電路板5之間的間隙中，從而完成倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)。
(第三實(shí)施例)在本實(shí)施例中，本發(fā)明被用于芯片元件的安裝結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D3，本安裝結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成在組成電氣結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路板11的電極12的表面上，安裝組成另一個(gè)電氣結(jié)構(gòu)的例子的芯片電阻器13、芯片線圈14和芯片電容器15。而且，由第一實(shí)施例所述的導(dǎo)電粘合劑1制成的導(dǎo)電粘合劑層1A，被排列在電極12上，并在電極12與芯片元件13、14、15之間由導(dǎo)電粘合劑層1A建立電連接。
(第四實(shí)施例)上述第一到第三實(shí)施例所述的導(dǎo)電粘合劑1和安裝結(jié)構(gòu)的特征是，包含在導(dǎo)電粘合劑1中或?qū)щ娬澈蟿?A中的導(dǎo)電填料2預(yù)先具有防淘析膜3。相反，本實(shí)施例的特征是，在電氣結(jié)構(gòu)上制作導(dǎo)電粘合劑層之后，在包含在導(dǎo)電粘合劑層中的導(dǎo)電填料上制作防淘析膜。在本實(shí)施例中，如圖4所示，作為其一個(gè)例子，本發(fā)明被用于具有梳狀電極形狀的導(dǎo)電粘合劑層17、18用絲網(wǎng)印刷方法制作在作為電氣結(jié)構(gòu)的例子的電路板16上的電氣結(jié)構(gòu)。但不用多說(shuō)，本發(fā)明也能夠用于在電路板上安裝各種電子元件的過(guò)程中制作在電路板上的導(dǎo)電粘合劑層。以下描述本實(shí)施例的生產(chǎn)方法。
首先，在電路板16上，用相似于常規(guī)的不具有防淘析膜的導(dǎo)電粘合劑制作導(dǎo)電粘合劑層17、18。
接著，借助于將絡(luò)合劑混合到溶劑中而制備絡(luò)合溶液。此處，絡(luò)合溶液中的混合比率以及溶劑的種類，可以根據(jù)導(dǎo)電填料2的表面態(tài)和后續(xù)工藝中制作的防淘析膜3的厚度改變，致使其混合比率和溶劑種類不受特別的限制。
然后，將電路板16浸入絡(luò)合溶液中并從中拉起，隨之以熱處理。通過(guò)這一工藝，由金屬絡(luò)合物制成的防淘析膜3，借助于溶劑的蒸發(fā)而被制作在導(dǎo)電填料2的表面上。
以下參照?qǐng)D5來(lái)詳細(xì)描述制得的防淘析膜3的形狀。構(gòu)成導(dǎo)電粘合劑層17和18的導(dǎo)電粘合劑1，由導(dǎo)電填料2、有機(jī)粘合劑4以及各種各樣的添加劑組成。借助于加熱和硬化這樣構(gòu)成的導(dǎo)電粘合劑1而制作導(dǎo)電粘合劑層17和18。在這一工藝過(guò)程中，導(dǎo)電填料2之外的大多數(shù)組分(有機(jī)粘合劑等)被加熱蒸發(fā)。因此，在加熱和硬化工藝之后，由于這些組分的蒸發(fā)而在導(dǎo)電粘合劑層17和18中形成大量的孔19(見(jiàn)圖5(A))。
這些孔19中的大多數(shù)彼此連通，并與導(dǎo)電填料2的表面連通。因此，暴露于這些孔19的內(nèi)表面的導(dǎo)電填料2就被暴露于外部環(huán)境。因此，導(dǎo)電填料2易于從這一位置淘析。
當(dāng)具有這種結(jié)構(gòu)特征的導(dǎo)電粘合劑層17和18被浸入絡(luò)合溶液中時(shí)，絡(luò)合溶液到達(dá)彼此連通的孔19的底部處暴露的導(dǎo)電填料2的表面位置。因此，若用加熱絡(luò)合溶液的方法制作防淘析膜(金屬絡(luò)合物膜)3，則防淘析膜3被制作在孔19中，從而在孔19的底部暴露的導(dǎo)電填料2的表面位置被防淘析膜3覆蓋。于是，防淘析膜3可以選擇性地僅僅形成在易于淘析的導(dǎo)電填料2的表面位置上，致使防淘析膜3不形成在各個(gè)導(dǎo)電填料2之間的導(dǎo)電位置處或待要在導(dǎo)電填料2與另一個(gè)電氣結(jié)構(gòu)之間建立電連接的位置處。
接著，解釋上述各個(gè)實(shí)施例的例子。
首先，描述第一實(shí)施例(導(dǎo)電粘合劑)的例子。
(例1)此例子的特征是，第一實(shí)施例所示的導(dǎo)電粘合劑1的防淘析膜3由尿烷樹(shù)脂制成。
接著描述生產(chǎn)本例子的導(dǎo)電粘合劑1的方法。首先，0.5％重量比的尿烷樹(shù)脂被溶解并混合在95.5％重量比的異丙醇中，以制備此樹(shù)脂的醇溶液。此處，尿烷樹(shù)脂在24小時(shí)后具有大約0.8％的水吸收，并具有容易吸附水和含有硫化氫或氧化硫的水溶液的性質(zhì)。待要制備的樹(shù)脂的醇溶液中的混合比以及溶劑的種類，可以根據(jù)導(dǎo)電填料2的表面態(tài)和待要制作的防淘析膜3的厚度變化，致使它們不特別局限于上述的條件。
然后，將由銀(Ag)制成的導(dǎo)電填料2加入到制得的醇樹(shù)脂溶液中，隨之以充分的攪拌。當(dāng)導(dǎo)電填料2的表面被醇樹(shù)脂溶液濕潤(rùn)時(shí)，從醇樹(shù)脂溶液中取出導(dǎo)電填料2，隨之以在100℃的爐子中干燥大約30分鐘，以便充分地蒸發(fā)溶劑的異丙醇。通過(guò)這一工藝，由尿烷樹(shù)脂制成的防淘析膜3被制作在導(dǎo)電填料2的表面上。這一干燥工藝的溫度和時(shí)間也可以根據(jù)溶液中的樹(shù)脂濃度和加工的導(dǎo)電填料2的數(shù)量而改變，致使它們不特別局限于上述的工藝條件。
借助于分散和混合92％重量比的其上這樣制作防淘析膜3的導(dǎo)電填料2、7％重量比的由具有熱凝性質(zhì)的環(huán)氧樹(shù)脂制成的有機(jī)粘合劑4、以及1％重量比的添加劑(分散劑、緊密接觸性質(zhì)改進(jìn)劑等)，來(lái)制備本例子的導(dǎo)電粘合劑。
(例2)此例子的特征是，例1所述的導(dǎo)電粘合劑1的防淘析膜3由尿素樹(shù)脂制成，而不是由尿烷樹(shù)脂制成。尿素樹(shù)脂的水吸收小于0.5％重量比/24小時(shí)，并是一種在本發(fā)明中定義為不溶于水和不溶于含有硫化氫或氧化硫的水溶液的樹(shù)脂。其它條件，亦即導(dǎo)電粘合劑材料的構(gòu)造條件、生產(chǎn)方法等，與例1相同。
(例3)此例子的特征是，例1所述的導(dǎo)電粘合劑1的防淘析膜3由氟樹(shù)脂制成，而不是由尿烷樹(shù)脂制成。氟樹(shù)脂的水吸收小于0.01％重量比/24小時(shí)，并是一種在本發(fā)明中定義為不溶于水和不溶于含有硫化氫或氧化硫的水溶液的樹(shù)脂。其它條件，亦即導(dǎo)電粘合劑材料的構(gòu)造條件、生產(chǎn)方法等，與例1相同。
(例4)此例子的特征是，例1所述的導(dǎo)電粘合劑1的防淘析膜3由含有二乙醇胺的金屬絡(luò)合物制成。
下面描述此實(shí)施例的導(dǎo)電粘合劑1的生產(chǎn)方法。首先，10％重量比的構(gòu)成絡(luò)合劑的二乙醇胺被溶解并混合在90％重量比的雙異丙醇中，以制備絡(luò)合劑的醇溶液。二乙醇胺與金屬反應(yīng)產(chǎn)生的金屬絡(luò)合物是一種離子性物質(zhì)，極容易溶于水并具有容易吸附水和含有硫化氫或氧化硫的水溶液的性質(zhì)。
此處，待要制備的絡(luò)合劑溶液中的混合比以及溶劑的種類，可以根據(jù)導(dǎo)電填料2的表面態(tài)和待要制作的防淘析膜3的厚度變化，致使它們不特別局限于上述的條件。
然后，將導(dǎo)電填料2加入到制得的絡(luò)合劑溶液中，隨之以充分的攪拌。當(dāng)導(dǎo)電填料2的表面被絡(luò)合劑溶液濕潤(rùn)時(shí)，從絡(luò)合劑溶液中取出導(dǎo)電填料2，隨之以在100℃的爐子中干燥大約30分鐘，以便充分地蒸發(fā)溶劑的異丙醇。通過(guò)這一工藝，二乙醇胺與導(dǎo)電填料2在導(dǎo)電填料2的表面上發(fā)生反應(yīng)，由這一金屬絡(luò)合物制成的防淘析膜3就被制作在導(dǎo)電填料2的表面上。
這一干燥工藝的溫度和時(shí)間也可以根據(jù)絡(luò)合劑溶液中的絡(luò)合劑濃度和加工的導(dǎo)電填料2的數(shù)量而改變，致使它們不特別局限于上述的工藝條件。
借助于分散和混合92％重量比的其上這樣制作防淘析膜3的導(dǎo)電填料2、7％重量比的由環(huán)氧樹(shù)脂制成的有機(jī)粘合劑4、以及1％重量比的添加劑(分散劑、緊密接觸性質(zhì)改進(jìn)劑等)，來(lái)制備本例子的導(dǎo)電粘合劑。
(例5)此例子的特征是，例4的導(dǎo)電粘合劑1的防淘析膜3由o-氨基苯甲酸制成，而不是由二乙醇胺的金屬絡(luò)合物制成。
二乙醇胺的金屬絡(luò)合物是一種離子性物質(zhì)，并可溶于水和含有硫化氫或氧化硫的水溶液。相反，o-氨基苯甲酸組成的金屬絡(luò)合物是非離子性的，并且是一種在本發(fā)明中定義為不溶于水和不溶于含有二氧化硫或硫化氫的水溶液的金屬絡(luò)合物。
(比較例1)根據(jù)上述例1-5，制備了比較例1的導(dǎo)電粘合劑。
借助于分散并混合92％重量比的由銀(Ag)制成的導(dǎo)電填料2、7％重量比的由環(huán)氧樹(shù)脂制成的有機(jī)粘合劑4、以及1％重量比的添加劑(分散劑、緊密接觸性質(zhì)改進(jìn)劑等)，來(lái)構(gòu)成這一導(dǎo)電粘合劑。
利用這樣制備的例1-5以及比較例1的導(dǎo)電粘合劑1，制作了導(dǎo)電粘合劑層，并根據(jù)下列方法進(jìn)行評(píng)估和測(cè)量。
(1)抗離子遷移性質(zhì)的評(píng)估(水液滴測(cè)試)水液滴測(cè)試是一種在短時(shí)間內(nèi)以簡(jiǎn)單的方式評(píng)估材料的遷移性質(zhì)的測(cè)試方法。此測(cè)試方法的細(xì)節(jié)如下。相似于第四實(shí)施例所述的電路板的結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，被用作測(cè)試樣品。亦即，再次參照?qǐng)D4，用絲網(wǎng)印刷方法在電路板16上制作具有梳狀電極形狀的導(dǎo)電粘合劑層17和18。此處，陶瓷襯底被用作電路板16。導(dǎo)電粘合劑層17和18排列成彼此相對(duì)，電極之間分隔預(yù)定的距離(400微米)，使電極的頂端交替排列。平時(shí)，在導(dǎo)電粘合劑層17與18之間不能流動(dòng)電流。
將去離子水滴在這樣制備的導(dǎo)電粘合劑層17和18上，在二個(gè)導(dǎo)電粘合劑層17和18之間施加DC電壓(1V)。測(cè)量由二個(gè)導(dǎo)電粘合劑層17和18之間的短路造成的電流流動(dòng)之前的時(shí)間，以便根據(jù)短路之前的時(shí)間長(zhǎng)度來(lái)評(píng)估抗離子遷移性質(zhì)。
(2)抗硫化反應(yīng)性質(zhì)的評(píng)估參照?qǐng)D6，在由玻璃環(huán)氧樹(shù)脂制成的電路板19上制作鍍金的電極20，并用絲網(wǎng)印刷方法在鍍金的電極20上制作由導(dǎo)電粘合劑1制成的導(dǎo)電粘合劑層21。再用安裝裝置將具有3216尺寸的0Ω電阻器(端子鍍層為SnPb焊料)22安裝在導(dǎo)電粘合劑層21上。然后，在150℃的爐子中對(duì)電路板19進(jìn)行30分鐘加熱，以便硬化導(dǎo)電粘合劑層21。對(duì)于這樣制備的樣品，測(cè)量其初始連接電阻，然后將電路板19置于充滿硫化氫的密封槽中，從而借助于測(cè)量連接電阻的改變而評(píng)估抗硫化反應(yīng)性質(zhì)。在溫度為40℃、濕度為90％、硫化氫濃度為3ppm的條件下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的時(shí)間為96小時(shí)。
表1示出了進(jìn)行上述評(píng)估和測(cè)量的結(jié)果。
表1
對(duì)于例1-5的導(dǎo)電粘合劑1，比之比較例1，發(fā)現(xiàn)下列情況。亦即，在抗離子遷移性質(zhì)的評(píng)估中，電流開(kāi)始流動(dòng)之前的時(shí)間比比較例1更長(zhǎng)，從而證實(shí)了抗離子遷移性質(zhì)得到了改善。同樣，在抗硫化反應(yīng)性質(zhì)的評(píng)估中，測(cè)試之前和之后的連接電阻的改變比比較例1小，從而證實(shí)了抗硫化反應(yīng)性質(zhì)得到了改善。
而且，借助于對(duì)各個(gè)例子進(jìn)行比較，證實(shí)了下列情況。亦即，借助于將防淘析膜3由樹(shù)脂制成的例1-3與防淘析膜3由金屬絡(luò)合物制成的例4和5進(jìn)行比較，證實(shí)了例4和5具有更好的抗離子遷移性質(zhì)。這看來(lái)是由于防淘析膜3對(duì)導(dǎo)電填料2的粘合強(qiáng)度由于絡(luò)合物與導(dǎo)電膜2的直接化學(xué)反應(yīng)以形成由金屬絡(luò)合物制成的防淘析膜3而得到了提高。
而且，借助于對(duì)各個(gè)例子進(jìn)行比較，無(wú)論在具有由樹(shù)脂制成的防淘析膜3的例子1-3中，還是在具有由金屬絡(luò)合物制成的防淘析膜3的例子4和5中，都有下列情況。亦即，具有由本發(fā)明中定義為不溶于水和不溶于含有硫化氫或氧化硫的水溶液的材料制作的防淘析膜3的例子2、3、5，比之具有由其它材料制成的防淘析膜3的例子1和4，表現(xiàn)出了抗離子遷移性質(zhì)評(píng)估中的改善以及抗硫化反應(yīng)性質(zhì)評(píng)估中的改善。而且，在具有由被上述定義定義為不可溶解的材料制作的防淘析膜3的例子2與3之間，發(fā)現(xiàn)溶解度較低的那一個(gè)具有更高的評(píng)估結(jié)果。
下面描述第二實(shí)施例的例子(半導(dǎo)體器件的倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu))。
(例6)此例子的特征是，用防淘析膜3由尿烷樹(shù)脂制成的例1的導(dǎo)電粘合劑1，將半導(dǎo)體器件6倒裝芯片安裝在電路板5上(唯一的不同是有機(jī)粘合劑由具有熱塑性的環(huán)氧樹(shù)脂制成)。
亦即，用熟知的方法將例1所述的導(dǎo)電粘合劑1轉(zhuǎn)換到半導(dǎo)體器件6的凸塊電極8上。然后，在被轉(zhuǎn)換的導(dǎo)電粘合劑1與電路板5的輸入/輸出端子電極9對(duì)準(zhǔn)的情況下，將半導(dǎo)體器件6倒裝芯片安裝在電路板5上。然后，在導(dǎo)電粘合劑1被硬化之后，進(jìn)行電學(xué)測(cè)試。若得到好的結(jié)果，則在電路板5與半導(dǎo)體器件6之間的間隙中提供由環(huán)氧樹(shù)脂制成的密封樹(shù)脂10并進(jìn)行硬化，以便將連接位置密封起來(lái)，從而完成倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)。
(例7)此例子的特征是，用防淘析膜3由尿素樹(shù)脂制成的例2的導(dǎo)電粘合劑1構(gòu)成倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)。除了導(dǎo)電粘合劑1之外，此倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和制造方法與例6相同。
(例8)此例子的特征是，用防淘析膜3由氟樹(shù)脂制成的例3的導(dǎo)電粘合劑1構(gòu)成倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)。除了導(dǎo)電粘合劑1之外，此倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和制造方法與例6相同。
(例9)此例子的特征是，用防淘析膜3由含有二乙醇胺的金屬絡(luò)合物制成的例4的導(dǎo)電粘合劑1構(gòu)成倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)。除了導(dǎo)電粘合劑1之外，此倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和制造方法與例6相同。
(例10)此例子的特征是，用防淘析膜3由含有o-氨基苯甲酸的金屬絡(luò)合物制成的例5的導(dǎo)電粘合劑1構(gòu)成倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)。除了導(dǎo)電粘合劑1之外，此倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和制造方法與例6相同。
(比較例2)根據(jù)上述例6-10，制造了比較例2的倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)。
此倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)被制作成具有相似于使用比較例1的導(dǎo)電粘合劑的例6-10的安裝結(jié)構(gòu)。
用下列方法，在如上所述制造的例6-10和比較例2的倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)上進(jìn)行可靠性測(cè)試。
亦即，對(duì)于這些倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)，借助于測(cè)量連接電阻在高溫和高濕度環(huán)境(85℃，85％)下通過(guò)實(shí)際使用時(shí)的電流(10mA)時(shí)的變化而進(jìn)行抗離子遷移性質(zhì)的評(píng)估。同樣，借助于測(cè)量連接電阻在硫化氫氣氛(40℃，90％，硫化氫濃度為3ppm)下通過(guò)實(shí)際使用時(shí)的電流(10mA)時(shí)的變化而進(jìn)行抗硫化反應(yīng)性質(zhì)的評(píng)估。結(jié)果示于表2。
表2
對(duì)于例6-10的倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)，比之比較例2，發(fā)現(xiàn)下列情況。亦即，在抗離子遷移性質(zhì)的評(píng)估中，電流開(kāi)始流動(dòng)之前的時(shí)間比比較例2更長(zhǎng)，從而證實(shí)了抗離子遷移性質(zhì)得到了改善。同樣，在抗硫化反應(yīng)性質(zhì)的評(píng)估中，測(cè)試之前和之后的連接電阻的改變小于比較例2的，從而證實(shí)了抗硫化反應(yīng)性質(zhì)得到了改善。
而且，借助于對(duì)各個(gè)例子進(jìn)行比較，證實(shí)了下列情況。亦即，借助于將防淘析膜3由樹(shù)脂制成的例6-8與防淘析膜3由金屬絡(luò)合物制成的例9和10進(jìn)行比較，證實(shí)了例9和10具有更好的抗離子遷移性質(zhì)。
而且，借助于對(duì)各個(gè)例子進(jìn)行比較，無(wú)論在具有由樹(shù)脂制成的防淘析膜3的例子6-8中，還是在具有由金屬絡(luò)合物制成的防淘析膜3的例子9和10中，都有下列情況。亦即，具有由本發(fā)明中定義為不溶于水和不溶于含有硫化氫或氧化硫的水溶液的材料制作的防淘析膜3的例子7、8、10，比之具有由其它材料制成的防淘析膜3的例子6和9，表現(xiàn)出了抗離子遷移性質(zhì)評(píng)估中的改善以及抗硫化反應(yīng)性質(zhì)評(píng)估中的改善。而且，在具有由被上述定義定義為不可溶解的材料制作的防淘析膜3的例子7和8之間，發(fā)現(xiàn)溶解度較低的那一個(gè)具有更高的評(píng)估結(jié)果。
這樣，例子6-10(倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu))就產(chǎn)生了相似于例1-5(導(dǎo)電粘合劑)的效果。
此處，在例子6-10中，用具有由熱塑性環(huán)氧樹(shù)脂制成的有機(jī)粘合劑4的導(dǎo)電粘合劑1，在半導(dǎo)體器件6與電路板5之間建立了電連接。但按與第一實(shí)施例相同的方式，利用熱凝性環(huán)氧樹(shù)脂，不用說(shuō)也產(chǎn)生相似的效果。
而且，在例6-10中，恐怕防淘析膜3有可能妨礙各個(gè)連接位置處的電連接(導(dǎo)電填料2與凸塊電極8之間、各個(gè)電學(xué)填料2之間、導(dǎo)電填料2與輸入/輸出端子電極9之間)。但由于在執(zhí)行倒裝芯片安裝過(guò)程中，電路板5與半導(dǎo)體器件6被加壓鍵合，故在加壓位置(連接位置)處的防淘析膜3被加壓鍵合工藝擊破，從而在連接位置處建立直接的電連接，致使防淘析膜3不妨礙連接。
下面描述第三實(shí)施例(芯片元件安裝結(jié)構(gòu))的例子。
(例11)此例子的目的是利用例1的導(dǎo)電粘合劑制造的芯片元件安裝結(jié)構(gòu)。此處，在例1中，采用由尿烷樹(shù)脂制成的防淘析膜3。此芯片元件安裝結(jié)構(gòu)包括安裝在借助于在由玻璃環(huán)氧樹(shù)脂襯底制成的電路板11(30mm×60mm，厚度為1.6mm)上鍍金(Au)而制作的電極12上的5個(gè)芯片電阻器13(3216尺寸，鍍SnPb)、2個(gè)芯片線圈14(直徑為8mm，高度為4mm)、以及4個(gè)芯片電容器15(3216尺寸，鍍SnPb)。
用下列方法來(lái)制造這一芯片元件安裝結(jié)構(gòu)。首先，將導(dǎo)電粘合劑1絲網(wǎng)印刷在電路板11的電極12上。然后，利用現(xiàn)有的元件安裝設(shè)備，將芯片元件13、14、15安裝在電極12上，隨之以在爐子中于150℃下加熱30分鐘以硬化導(dǎo)電粘合劑1。
(例12)此例子的特征是，用例2的導(dǎo)電粘合劑1構(gòu)成芯片元件安裝結(jié)構(gòu)。此處，在例2中，防淘析膜3由尿素樹(shù)脂制成。除了導(dǎo)電粘合劑1之外，此芯片元件安裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和制造方法與例11相同。
(例13)此例子的特征是，用例3的導(dǎo)電粘合劑1構(gòu)成芯片元件安裝結(jié)構(gòu)。此處，在例3中，防淘析膜3由氟樹(shù)脂制成。除了導(dǎo)電粘合劑1之外，此芯片元件安裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和制造方法與例11相同。
(例14)此例子的特征是，用例4的導(dǎo)電粘合劑1構(gòu)成芯片元件安裝結(jié)構(gòu)。此處，在例4中，防淘析膜3由含有二乙醇胺的金屬絡(luò)合物制成。除了導(dǎo)電粘合劑1之外，此芯片元件安裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和制造方法與例11相同。
(例15)此例子的特征是，用例5的導(dǎo)電粘合劑1構(gòu)成芯片元件安裝結(jié)構(gòu)。此處，在例5中，防淘析膜3由含有o-氨基苯甲酸的金屬絡(luò)合物制成。除了導(dǎo)電粘合劑1之外，此芯片元件安裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和制造方法與例11相同。
(比較例3)根據(jù)上述例11-15，制造了比較例3的芯片元件安裝結(jié)構(gòu)。
此芯片元件安裝結(jié)構(gòu)使用比較例1的導(dǎo)電粘合劑，被制作成具有相似于例11-15的安裝結(jié)構(gòu)。
用相似于例6-10和比較例2中所用的方法，在例11-15的芯片元件安裝結(jié)構(gòu)上和在如上所述制造的比較例3的芯片元件安裝結(jié)構(gòu)上，進(jìn)行可靠性測(cè)試。結(jié)果示于表3。
表3
對(duì)于例10-15的芯片元件安裝結(jié)構(gòu)，比之比較例3，發(fā)現(xiàn)下列情況。亦即，在抗離子遷移性質(zhì)的評(píng)估中，電流開(kāi)始流動(dòng)之前的時(shí)間比比較例3更長(zhǎng)，從而證實(shí)了抗離子遷移性質(zhì)得到了改善。同樣，在抗硫化反應(yīng)性質(zhì)的評(píng)估中，測(cè)試之前和之后的連接電阻的改變小于比較例3的，從而證實(shí)了抗硫化反應(yīng)性質(zhì)得到了改善。
而且，借助于對(duì)各個(gè)例子進(jìn)行比較，證實(shí)了下列情況。亦即，借助于將防淘析膜3由樹(shù)脂制成的例11-13與防淘析膜3由金屬絡(luò)合物制成的例14和15進(jìn)行比較，證實(shí)了例14和15具有更好的抗離子遷移性質(zhì)。
而且，借助于對(duì)各個(gè)例子進(jìn)行比較，無(wú)論在具有由樹(shù)脂制成的防淘析膜3的例子11-13中，還是在具有由金屬絡(luò)合物制成的防淘析膜3的例子14和15中，都有下列情況。亦即，具有由本發(fā)明中定義為不溶于水和不溶于含有硫化氫或氧化硫的水溶液的材料制作的防淘析膜3的例子12、13、15，比之具有由其它材料制成的防淘析膜3的例子11和14，表現(xiàn)出了抗離子遷移性質(zhì)評(píng)估中的改善以及抗硫化反應(yīng)性質(zhì)評(píng)估中的改善。而且，在具有由被上述定義定義為不可溶解的材料制作的防淘析膜3的例子12和13之間，發(fā)現(xiàn)溶解度較低的那一個(gè)具有更高的評(píng)估結(jié)果。
這樣，例子11-15(芯片元件安裝結(jié)構(gòu))就產(chǎn)生了相似于例1-5(導(dǎo)電粘合劑)和例6-10(倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu))的效果。
下面描述本發(fā)明第四實(shí)施例的例子。
(例16)制備了電路板6(見(jiàn)圖4)，其結(jié)構(gòu)相似于為例1-5的評(píng)估和測(cè)量而制備的電路板。然后，利用比較例1(常規(guī)例子)的導(dǎo)電粘合劑，在此電路板6上制作導(dǎo)電粘合劑層17和18。導(dǎo)電粘合劑層17和18的制造方法相似于例1-5和比較例1的樣品。
而且，借助于將10％重量比的o-氨基苯甲酸與90％重量比的異丙醇混合，制備了絡(luò)合劑溶液。此處，絡(luò)合劑溶液中的混合比率以及溶劑的種類可以根據(jù)導(dǎo)電填料2的表面態(tài)和后續(xù)工藝中制作的防淘析膜3的厚度而改變，致使其混合比率和溶劑的種類不特別局限于此。
將上述電路板16浸入絡(luò)合劑溶液30秒鐘并從中拉出，隨之以在100℃下干燥30分鐘，以便在包含在導(dǎo)電粘合劑層17和18中的導(dǎo)電填料2上形成由金屬絡(luò)合物制成的防淘析膜3并使異丙醇蒸發(fā)。這就完成了圖4所示的測(cè)試樣品。
這樣制備的測(cè)試樣品的結(jié)構(gòu)相似于作為第一實(shí)施例的例子的例1-5中制備的測(cè)試樣品。于是，為了在此例子與例1-5之間進(jìn)行比較，根據(jù)相似于例1-5的方法，進(jìn)行了評(píng)估測(cè)試。其結(jié)果一起示于上述的表1中。
結(jié)果證實(shí)，在抗離子遷移性質(zhì)的評(píng)估中，根據(jù)此例的生產(chǎn)方法制備的安裝結(jié)構(gòu)具有相似于預(yù)先在導(dǎo)電填料2上制作防淘析膜3的例1-5的安裝結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。同樣，在抗硫化反應(yīng)性質(zhì)的評(píng)估中，證實(shí)連接電阻完全沒(méi)有增大，還證實(shí)連接電阻的絕對(duì)值小于例1-5的最大值。
(例17)制備了構(gòu)造相似于比較例2的倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)。但在此階段，半導(dǎo)體器件6與電路板5之間的間隙未被密封樹(shù)脂10密封。在此情況下，用注射器將相似于例1所用的絡(luò)合劑注入到半導(dǎo)體器件6與電路板5之間的間隙中，隨之以在100℃下干燥30分鐘，以便在導(dǎo)電填料2的表面上形成由金屬絡(luò)合物制成的防淘析膜3并使溶劑蒸發(fā)。
然后，將密封樹(shù)脂10注入到半導(dǎo)體器件6與電路板5之間的間隙中，從而完成倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)的測(cè)試樣品。
這樣制備的測(cè)試樣品的結(jié)構(gòu)相似于作為第二實(shí)施例的例子的例6-10中制備的測(cè)試樣品。于是，為了在此例子與例6-10之間進(jìn)行比較，根據(jù)相似于例6-10的方法，進(jìn)行了評(píng)估測(cè)試。其結(jié)果一起示于上述的表2中。
結(jié)果證實(shí)，在抗離子遷移性質(zhì)的評(píng)估中，根據(jù)此例的生產(chǎn)方法制備的倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)具有相似于預(yù)先在導(dǎo)電填料2上制作防淘析膜3的例6-10的安裝結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。同樣，在抗硫化反應(yīng)性質(zhì)的評(píng)估中，證實(shí)連接電阻完全沒(méi)有增大，還證實(shí)連接電阻的絕對(duì)值小于例6-10的最大值。
(例18)制備了構(gòu)造相似于比較例3的芯片元件安裝結(jié)構(gòu)。然后，將此芯片元件安裝結(jié)構(gòu)浸入相似于例16所用的絡(luò)合劑溶液中30秒鐘并從中拉出，隨之以在100℃下干燥30分鐘，以便在包含在導(dǎo)電粘合劑層21中的導(dǎo)電填料2上形成由金屬絡(luò)合物制成的防淘析膜3并使異丙醇蒸發(fā)。這就完成了圖6所示的測(cè)試樣品。
這樣制備的測(cè)試樣品的結(jié)構(gòu)相似于作為第三實(shí)施例的例子的例11-15中制備的測(cè)試樣品。于是，為了在此例子與例11-15之間進(jìn)行比較，根據(jù)相似于例11-15的方法，進(jìn)行了評(píng)估測(cè)試。其結(jié)果一起示于上述的表3中。
結(jié)果證實(shí)，在抗離子遷移性質(zhì)的評(píng)估中，根據(jù)此例的生產(chǎn)方法制備的芯片元件安裝結(jié)構(gòu)具有相似于預(yù)先在導(dǎo)電填料2上制作防淘析膜3的例11-15的安裝結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。同樣，在抗硫化反應(yīng)性質(zhì)的評(píng)估中，證實(shí)連接電阻完全沒(méi)有增大，還證實(shí)連接電阻的絕對(duì)值小于例11-15的最大值。
如上所述，本發(fā)明產(chǎn)生了一種抗離子遷移性質(zhì)或抗硫化反應(yīng)性質(zhì)優(yōu)越于常規(guī)安裝結(jié)構(gòu)的安裝結(jié)構(gòu)。而且，若本發(fā)明被用于諸如倒裝芯片安裝結(jié)構(gòu)或芯片元件安裝結(jié)構(gòu)之類的安裝結(jié)構(gòu)，則絕緣可靠性得到改善，從而使得有可能減小各個(gè)電極等等之間的間距并節(jié)省安裝結(jié)構(gòu)的空間。而且，由于本發(fā)明改善了抗硫化反應(yīng)的可靠性，故本發(fā)明可以被用于可能用在諸如溫泉或火山附近的含有大量硫的氣體氣氛中的產(chǎn)品中，從而完全能夠預(yù)計(jì)其應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大。
雖然參照最佳實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但可以對(duì)最佳實(shí)施例的各個(gè)元件的組合和安排作出各種各樣的改變和修正而不超越所附權(quán)利要求所規(guī)定的本發(fā)明的構(gòu)思與范圍。
權(quán)利要求
1.一種安裝結(jié)構(gòu)，它包含電氣結(jié)構(gòu)和排列在所述電氣結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)電粘合劑層，其中所述導(dǎo)電粘合劑層包含導(dǎo)電填料、以及排列在至少部分所述導(dǎo)電填料上的防淘析膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的安裝結(jié)構(gòu)，還包含排列在所述電氣結(jié)構(gòu)上的另一個(gè)電氣結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電粘合劑層在所述電氣結(jié)構(gòu)與所述其它電氣結(jié)構(gòu)之間建立電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的安裝結(jié)構(gòu)，其中至少部分所述導(dǎo)電填料被暴露在所述導(dǎo)電粘合劑層的表面上，且所述防淘析膜至少被排列在所述導(dǎo)電填料的所述暴露部分上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的安裝結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電粘合劑層具有大量彼此連通并與所述導(dǎo)電粘合劑層的表面連通的孔；至少部分所述導(dǎo)電填料被暴露于所述孔的內(nèi)表面；且所述防淘析膜至少被排列在暴露于所述孔的所述內(nèi)表面的所述導(dǎo)電填料上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的安裝結(jié)構(gòu)，其中所述防淘析膜包含不溶于水的物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的安裝結(jié)構(gòu)，其中所述防淘析膜包含不溶于含有硫化氫或氧化硫的水溶液的物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的安裝結(jié)構(gòu)，其中所述防淘析膜包含金屬絡(luò)合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的安裝結(jié)構(gòu)，其中所述防淘析膜包含樹(shù)脂組分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的安裝結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電填料包含銀。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的安裝結(jié)構(gòu)，其中所述電氣結(jié)構(gòu)是一種電路板，而所述其它電氣結(jié)構(gòu)是一種安裝在所述電路板上的電子元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的安裝結(jié)構(gòu)，其中所述其它電氣結(jié)構(gòu)是一種倒裝芯片安裝在由所述電路板制成的所述電氣結(jié)構(gòu)上的半導(dǎo)體器件。
12.一種含有導(dǎo)電填料的導(dǎo)電粘合劑，其中至少部分所述導(dǎo)電填料具有防淘析膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的導(dǎo)電粘合劑，其中所述防淘析膜包含不溶于水的物質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的導(dǎo)電粘合劑，其中所述防淘析膜包含不溶于含有硫化氫或氧化硫的水溶液的物質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的導(dǎo)電粘合劑，其中所述防淘析膜包含金屬絡(luò)合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的導(dǎo)電粘合劑，其中所述防淘析膜包含樹(shù)脂組分。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的導(dǎo)電粘合劑，其中所述導(dǎo)電填料包含銀。
18.一種生產(chǎn)安裝結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包含下列步驟在電氣結(jié)構(gòu)上制作導(dǎo)電粘合劑層，所述導(dǎo)電粘合劑層含有導(dǎo)電填料；以及在所述導(dǎo)電粘合劑層被硬化之后，在與所述導(dǎo)電粘合劑層的表面連通的所述導(dǎo)電填料上，制作防淘析膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的生產(chǎn)安裝結(jié)構(gòu)的方法，其中在所述導(dǎo)電粘合劑層被硬化之后，借助于在所述導(dǎo)電粘合劑層中形成絡(luò)合物而制作所述防淘析膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的生產(chǎn)安裝結(jié)構(gòu)的方法，其中所述導(dǎo)電粘合劑層在所述電氣結(jié)構(gòu)與另一個(gè)電氣結(jié)構(gòu)之間建立電連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的生產(chǎn)安裝結(jié)構(gòu)的方法，其中所述電氣結(jié)構(gòu)是電路板，而所述其它電氣結(jié)構(gòu)是安裝在所述電路板上的電子元件。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的生產(chǎn)安裝結(jié)構(gòu)的方法，其中所述其它電氣結(jié)構(gòu)是倒裝芯片安裝在所述電路板上的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
借助于利用在至少部分導(dǎo)電填料上具有防淘析膜的導(dǎo)電粘合劑而構(gòu)造安裝結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電粘合劑層,提高了絕緣可靠性和抗硫化可靠性。
文檔編號(hào)H05K3/32GK1274950SQ00106569
公開(kāi)日2000年11月29日 申請(qǐng)日期2000年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月13日
發(fā)明者天見(jiàn)和由, 竹沢弘輝, 白石司, 別所芳宏 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社