专利名称：胶粘剂组合物、电路连接材料、电路部件的连接结构及半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及胶粘剂组合物、电路连接材料、电路部件的连接结构及半导体装置。
背景技术：
以往，作为半导体元件与液晶显示元件用的胶粘剂，使用粘接性优异、特别是即使在高温高湿条件下也显示优异粘接性的环氧树脂等热固性树脂(例如参照特开平01-113480号公报)。这样的胶粘剂，通过在170～250℃的温度加热1～3小时固化而得到粘接性。
近年来，随着半导体元件的高集成化、液晶元件的高精细化，元件间及配线间的间距的狭小化正在发展。对这样的半导体元件等使用上述胶粘剂时，因为固化时的加热温度高、且固化速度也慢，所以不仅在所希望的连接部位、而且还会加热到周边部件，倾向于造成周边部件的损伤等影响。为了进一步降低成本，有必要使生产率提高，要求低温(100～170℃)、短时间(1小时或其以内)，换言之“低温快速固化”的粘接。
另一方面，近年来并用丙烯酸酯衍生物或甲基丙烯酸酯衍生物与作为自由基聚合引发剂的过氧化物的自由基固化型胶粘剂受到关注。该胶粘剂，利用与反应性优异的作为反应活性种的自由基进行聚合反应来固化、粘接，因此能够以较短的时间固化(例如参考特开2000-203427号公报)。
但是，自由基固化型胶粘剂反应性优异，因此进行固化处理时的工艺幅度有变窄的倾向。例如，为电连接半导体元件或液晶显示元件而使用上述自由基固化型胶粘剂时，得到其固化物时的温度与时间等工艺条件即使稍微变动，就有不能稳定地得到粘接强度、连接电阻等特性的倾向。
发明内容
因此，本发明提供可以十分迅速地以低温进行固化处理、且进行固化处理时的工艺幅度宽、能够得到十分稳定的粘接强度和连接电阻的胶粘剂组合物、电路连接材料、电路部件的连接结构及半导体装置。
解决上述课题的本发明的胶粘剂组合物，其特征是，含有热塑性树脂、自由基聚合性化合物、1分钟半衰期温度是90～145℃的第一自由基聚合引发剂和1分钟半衰期温度是150～175℃的第二自由基聚合引发剂。
这里，所谓「1分钟半衰期温度」是指半衰期成为1分钟的温度，所谓「半衰期」是指化合物的浓度减少到初期值的一半时的时间。
本发明的胶粘剂组合物，是含有热塑性树脂和自由基聚合性化合物和自由基聚合引发剂的所谓的自由基固化型胶粘剂组合物。这样含有自由基聚合性化合物的胶粘剂组合物反应性优异，因此即使在低温下也能够以十分短的时间固化。进而，通过使用两种1分钟半衰期温度不同的自由基聚合引发剂作为自由基聚合引发剂，能够扩大进行固化处理时的工艺幅度。因此，从这样的胶粘剂组合物得到的固化物，得到该固化物时的工艺温度或时间即使变动，也可以使粘接强度和连接电阻等特性稳定。另外，也可以抑制固化物随时间性的特性下降。
并且，1分钟半衰期温度在上述范围的自由基固化型胶粘剂，一般活化能低，所以有储存稳定性差的倾向。但是，从本发明的胶粘剂组合物得到的固化物，与以往的物质相比，还能够具备更加优异的储存稳定性。本发明人们认为这是在本发明的胶粘剂组合物中使用1分钟半衰期温度不同的两种自由基聚合引发剂的缘故。
另外，如果使用本发明的胶粘剂组合物，则可以以短时间进行固化处理、且可以扩大工艺幅度，所以，即使半导体元件与液晶元件等的元件间及配线间的间距狭小化，也可以防止不仅在所希望的连接部位而且还加热到周边部件而对导致周边部件损伤等影响的现象，能够提高生产率。
另外，本发明的胶粘剂组合物中，自由基聚合性化合物优选在分子内具有两个或其以上的(甲基)丙烯酰基。如果使用这样的胶粘剂组合物，则可以以更短时间进行固化处理。本发明人推测这是自由基聚合性化合物具有两个或其以上的富于反应性的自由基反应性基团即(甲基)丙烯酰基的缘故。
还有，这样的自由基聚合性化合物，因为使用(甲基)丙烯酰基作为反应性基团，所以，可以得到与被粘接物体的材质无关的坚固的粘接性。因此，含有这样的自由基聚合性化合物的本发明的胶粘剂组合物，通用性优异，例如用于半导体元件或液晶显示元件时，也可以得到更加稳定的粘接强度和连接电阻等特性。
进而，第一自由基聚合引发剂与第二自由基聚合引发剂，都优选是分子量为180～1000的过氧酯衍生物。
如果第一自由基聚合引发剂与第二自由基聚合引发剂都是同种类的过氧酯衍生物、且为上述数值范围内的分子量，则相互之间相溶性优异，所以得到的固化物就显示其整体更加稳定的粘接强度或连接电阻等特性。
另外，本发明的胶粘剂组合物，对100质量份热塑性树脂，优选含有50～250质量份自由基聚合性化合物，并且分别含有0.05～30质量份第一自由基聚合引发剂与第二自由基聚合引发剂。该本发明的胶粘剂组合物，通过以上述范围的混合比例含有该结构材料，可以更显著地发挥本发明的效果。
进一步，在该胶粘剂组合物中优选含有导电性粒子。这样的胶粘剂组合物就能够具有导电性。那样，该胶粘剂组合物能够在电路电极和半导体等电气工业和电子工业领域可以作为导电性胶粘剂使用。进而，此时，因为胶粘剂组合物是导电性，所以能够更加降低固化后的连接电阻。
另外，对该导电性粒子的混合比例，对100质量份热塑性树脂、优选含有0.5～30质量份的导电性粒子。通过以上述范围的混合比例含有导电性粒子，这样的胶粘剂组合物可以更加发挥导电性粒子的效果。例如用于电路电极的连接时，可以防止对置电路电极间不导电或相邻电路电极间短路的现象。进一步，以上述的混合比例含有导电性粒子的胶粘剂组合物，还能够显示电连接的各向异性，可以用作各向异性导电性胶粘剂组合物。
还有，本发明的电路连接材料是为了电连接对置电路电极之间的电路连接材料，其特征为，电路连接材料含有上述的胶粘剂组合物。
这样的电路连接材料，即使在低温也可以以十分短的时间进行对置电路电极之间的粘接，也能够扩大工艺幅度。进一步，从这样的电路连接材料得到的固化物，即使得到其固化物时的工艺温度或时间发生变动，也可以使粘接强度或连接电阻等特性稳定。并且，也可以抑制固化物随时间性的特性下降。进一步，如果该电路连接材料以上述的混合比例含有导电性粒子，则可以显示电连接的各向异性，也能够用作电路电极用各向异性导电性电路连接材料。
另外，上述的胶粘剂组合物或电路连接材料，优选形成为膜状。因为制成膜状的胶粘剂组合物或电路连接材料操作性优异，所以可以进一步提高生产率。
还有，本发明的电路部件的连接结构，其为具备在第一电路基板的主面上形成第一电路电极的第一电路部件、在第二电路基板的主面上形成第二电路电极的第二电路部件、设置于第一电路基板的主面与第二电路基板的主面之间且将第一电路电极与第二电路电极以对置配置的状态电连接的电路连接部件的电路部件的连接结构，其特征是，电路连接部件是上述电路连接材料的固化物。
这样的电路部件的连接结构，可以有效地利用电连接的电路电极。即，因为使用可以电连接第一电路电极与第二电路电极的上述电路连接材料，所以，具有本发明的连接结构的电路部件，品质波动少、可以显示十分稳定的特性。进而，电路连接材料固化物含有导电性粒子时，可以降低连接电阻。通过混合该导电性粒子，可以防止对置的电路电极间不导电或者相邻电路电极间短路的现象。另外，如果以上述混合比例含有导电性粒子，则能够显示电连接的各向异性，也能够用作各向异性电路连接材料。
另外，本发明的半导体装置，是具备半导体元件、搭载半导体元件的基板、设置于半导体元件与基板之间且电连接半导体元件与基板的半导体元件连接部件的半导体装置，其特征是，半导体元件连接部件是上述胶粘剂组合物的固化物或膜状胶粘剂。
这样的半导体装置，因为电连接半导体元件与基板的胶粘剂组合物的固化物是上述胶粘剂组合物的固化物，所以品质波动少，可以显示十分稳定的特性。进而，胶粘剂组合物的固化物含有导电性粒子时，可以降低连接电阻。通过混合该导电性粒子，可以防止对置的半导体元件及基板间不导电的现象。另外，如果以上述的混合比例含有导电性粒子，则显示出电连接的各向异性，还能够用作各向异性半导体。
图1是表示本发明的电路部件的连接结构的一个实施形态的概略截面图。
图2是表示本发明的半导体装置的一个实施形态的概略截面图。
具体实施例方式
以下，根据情况参照
本发明适宜的实施方式。其中，对同一要素使用同一符号，省略重复说明。另外，在以下的说明中，所谓(甲基)丙烯酸酯，表示丙烯酸酯或与其对应的甲基丙烯酸酯。
<胶粘剂组合物>
本发明的胶粘剂组合物，含有热塑性树脂、自由基聚合性化合物、1分钟半衰期温度是90～145℃的第一自由基聚合引发剂及1分钟半衰期温度是150～175℃的第二自由基聚合引发剂。
这里，本发明相关的热塑性树脂，用于使粘接的目标物(以下简称为「被粘接物体」)之间的粘接变得牢固。
作为本发明中使用的热塑性树脂，没有特别的限制、可以使用公知的物质。具体讲，可以使用聚酰胺、苯氧基树脂类、聚(甲基)丙烯酸酯类、聚酰亚胺类、聚氨酯类、聚酯类、聚乙烯醇缩丁醛类等。这些树脂可以单独或混合两种或其以上使用。进而，这些树脂也可以在分子内具有硅氧烷键或氟取代基。如果混合的树脂之间完全相溶或产生微相分离而成为混浊的状态，这些可以适宜地使用。
另外，该热塑性树脂的分子量愈大、愈可以容易地形成后述的膜，并且，还可以在宽范围设定影响作为胶粘剂的流动性的溶融粘度。如果可以在宽范围设定溶融粘度、则用于半导体元件或液晶元件等的连接时，即使元件间及配线间的间距狭小化，也可以进一步防止胶粘剂附着到周边部件上的现象，能够使生产率提高。只是，如果该分子量的值大于150000、就有与其它成分的相溶性变差的倾向，而如果小于5000、作为后述的膜使用时就有膜形成不充分的倾向。因此，该分子量以重均分子量计，优选是5000～150000、更优选是10000～80000。
另外，所谓本发明相关的自由基聚合性化合物，是指具有通过赋予某种能量而产生自由基且该自由基根据连锁反应聚合而形成聚合物的性能的化合物。该自由基聚合反应，一般比阳离子聚合或阴离子聚合更迅速地进行反应。
因此，使用自由基聚合性化合物的本发明中，能够以比较短的时间聚合。
作为本发明使用的自由基聚合性化合物，如果是(甲基)丙烯基、(甲基)丙烯酰基或乙烯基等分子内具有链烯基的化合物，就没有限制地可以使用公知的物质。其中优选的是具有(甲基)丙烯酰基的自由基聚合性化合物。
具体讲，作为具有(甲基)丙烯酰基的自由基聚合性化合物，可以列举环氧(甲基)丙烯酸酯低聚物、氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚醚(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚酯(甲基)丙烯酸酯低聚物等低聚物、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯基(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯氧乙基(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、异三聚氰酸改性二官能(甲基)丙烯酸酯、异三聚氰酸改性三官能(甲基)丙烯酸酯、2，2’-二(甲基)丙烯酰氧基二乙基磷酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基酸式磷酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯化合物等。这些化合物，根据需要也可以单独地或混合两种或其以上使用。
如果这样地使用(甲基)丙烯酰基作为反应性基团，就可以与被粘接物体的材质无关牢固地粘接。作为被粘接物体，可以列举以印刷线路板和聚酰亚胺等有机基材为首的铜、铝等金属和ITO(indium tin oxide，铟锡氧化物)、氮化硅(SiNx)、二氧化硅(SiO2)等。
进而，如果自由基聚合性化合物在其分子内具有两个或其以上的(甲基)丙烯酰基，就可以进一步缩短粘接所需要的加热时间、进一步降低粘接所需要的加热温度，所以是优选的。可以认为这是自由基聚合性化合物的分子内具有更多的作为自由基反应性基团的(甲基)丙烯酰基的缘故。
该自由基聚合性化合物的混合比例，对于100份热塑性树脂，优选是50～250质量份、更优选是60～150质量份。如果自由基聚合性化合物的混合比例小于50质量份，赋予被粘接物体的胶粘剂组合物固化物的耐热性就有下降的倾向，如果大于250质量份、将胶粘剂组合物作为后述的膜使用时就有膜形成变得不充分的倾向。
另外，本发明的胶粘剂组合物含有自由基聚合引发剂。自由基聚合性化合物，一旦开始自由基聚合反应，就进行连锁反应，实现牢固的固化，但因为最初使自由基产生比较困难，所以含有能够比较容易生成自由基的自由基聚合引发剂。
本发明中，作为自由基聚合引发剂，并用1分钟半衰期温度为90～145℃的第一自由基聚合引发剂和1分钟半衰期温度为150～175℃的第二自由基聚合引发剂。
作为这样的第一自由基聚合引发剂，如果1分钟半衰期温度为90～145℃、则可以使用公知的化合物，作为第二自由基聚合引发剂，如果1分钟半衰期温度为150～175℃、则可以使用公知的化合物。
其中，第一自由基聚合引发剂与第二自由基聚合引发剂都优选为过氧酯衍生物。如果都是过氧酯衍生物，则相互间相溶性优异，所以，得到的固化物其整体显示更加稳定的粘接强度和连接电阻等特性。
作为第一自由基聚合引发剂，具体讲可以列举过氧化新癸酸枯基酯、过氧化新癸酸-1，1，3，3-四甲基丁酯、1-环己基-1-甲基乙基过氧化新癸酯、过氧化新癸酸叔己酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化三甲基乙酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己酸-1，1，3，3-四甲基丁酯、2，5-二甲基-2，5-二(过氧化-2-乙基己酰)己烷、过氧化-2-乙基己酸叔己酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化新庚酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化六氢化对苯二甲酸二叔丁酯、过氧化-3，5，5-三甲基己酸叔戊酯、过氧化新癸酸-3-羟基-1，1-二甲基丁酯、过氧化-2-乙基己酸1，1，3，3-四甲基丁酯、过氧化新癸叔戊酯、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、2，2’-偶氮-二-(2，4-二甲基戊腈)、1，1’-偶氮-二-(1-乙酰氧基-1-苯乙烷)、2，2’-偶氮二异丁腈、2，2’-偶氮-二-(2-甲基丁腈)、二甲基-2，2’-偶氮二异丁腈、4，4’-偶氮双(4-氰基戊酸)、1，1’-偶氮双(1-环己腈)。
并且，作为第二自由基聚合引发剂，具体讲可以列举过氧化异丙基单碳酸叔己酯、过氧化马来酸叔丁酯、过氧化-3，5，5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化月桂酸叔丁酯、2，5-二甲基-2，5-二-(过氧化-3-甲基苯甲酰)己烷、过氧化-2-乙基己基单碳酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔己酯、2，5-二甲基-2，5-二-(过氧化苯甲酰)己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化三甲基己二酸二丁酯、过氧化正辛酸叔戊酯、过氧化异壬酸叔戊酯、过氧化苯甲酸叔戊酯等。
另外，本发明的胶粘剂组合物可以并用第一自由基聚合引发剂与第二自由基聚合引发剂，也可以使用两种或其以上的第一自由基聚合引发剂，也可以使用两种或其以上的第二自由基聚合引发剂。
第一自由基聚合引发剂与第二自由基聚合引发剂的分子量，以重均分子量计优选是180～1000。如果第一自由基聚合引发剂与第二自由基聚合引发剂都是上述数值范围内的分子量，则相溶性优异，因此得到的固化物在其整体显示出更稳定的粘接强度与连接电阻等特性。
第一自由基聚合引发剂与第二自由基聚合引发剂的添加量，对于100份热塑性树脂，优选其中之一为0.05～30质量份、更优选两者都是0.05～30质量份。另外，特别优选都是0.1～20质量份。如果第一自由基聚合引发剂与第二自由基聚合引发剂的任意一方的添加量小于0.05质量份，就有自由基聚合引发不充分的倾向，如果第一自由基聚合引发剂与第二自由基聚合引发剂的任意一方的添加量大于30质量份，储存稳定性就有下降的倾向。
另外，本发明中，作为赋予能量的形态没有特别的限定，可以列举热、电子束、γ射线、紫外线、红外线等。
关于使用本发明的胶粘剂组合物就可以得到粘接强度与连接电阻十分稳定的固化物的因素现在还不详细明了。但是，本发明人们认为，作为其因素之一是因为通过使用1分钟半衰期温度不同的两种自由基聚合引发剂，即使工艺条件不同仍然可以得到比较稳定的自由基聚合速度。但是，因素并不限定于此。
本发明的胶粘剂组合物优选含有导电性粒子。通过含有导电性粒子，可以赋予该胶粘剂组合物导电性。那样，就能够在电路电极和半导体等电气工业和电子工业的领域用作导电性胶粘剂。
这里可以使用的导电性粒子，只要具有可以得到电连接的导电性则没有特别的限制，可以列举例如Au、Ag、Ni、Cu、焊锡等金属和碳等。另外，也可以是以非导电性的玻璃、陶瓷、塑料等为核，在该核覆盖上述金属或碳的物质。其中，优选金属自身为热熔性金属的情况，或者是以塑料为核覆盖金属或碳的物质的情况。此时，由加热或加压使胶粘剂组合物的固化物变形将变得更加容易，所以，在电连接电极之间时，可以增加电极与胶粘剂组合物的接触面积，提高电极之间的导电性。
另外，还可以使用用高分子树脂进一步覆盖该导电性粒子的表面的层状粒子。如果以层状粒子状态在胶粘剂组合物中添加导电性粒子，即使增加导电性粒子的混合量，也因为被树脂覆盖着，所以能够进一步抑制由导电性粒子之间接触而产生的短路，也可以提高电极电路之间的绝缘性。另外，这些导电性粒子和层状粒子也可以单独或混合两种或其以上使用。
导电性粒子的平均粒子直径，从分散性、导电性的观点出发，优选是1～18μm。导电性粒子的混合比例，相对胶粘剂组合物100体积％，优选是0.1～30体积％、更优选是0.1～10体积％。如果该值小于0.1体积％、就有不能充分得到导电性的倾向，如果大于30体积％、就有引起电路短路的倾向。另外，导电性粒子的混合比例(体积％)，是以23℃时的胶粘剂组合物固化前的各成分的体积为前提决定的，各成分的体积可以由利用比重从重量换算成为体积的方法，或者是不溶解不溶涨该成分而在加入了良好地润湿该成分的适当的溶剂(水、醇等)的量筒等容器中投入该成分，从增加的体积算出的方法来求出。
另外，本发明的胶粘剂组合物中，优选添加以烷氧基硅烷衍生物和硅氨烷为代表的偶合剂及密合提高剂、流平剂等的粘接助剂。由此，可以更显著地发挥本发明的效果，也可以赋予更加良好的密合性与操作性。具体讲，优选添加以下述通式(1)表示的化合物。
这里，式中、R1、R2、R3各自独立表示氢、碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的烷氧基、碳原子数为1～5的烷氧羰基、或芳基，R4表示氢、或甲基，n表示1～10的整数。
进一步，在该通式(1)中优选R1是碳原子数为1～5的烷基或芳基，R2与R3各自独立是碳原子数为2～3的烷氧基，n是2～4，因为其粘接性与连接电阻更加优异。另外，也可以单独或混合两种或其以上使用以通式(1)表示的化合物。
另外，本发明的胶粘剂组合物，除此之外也可以根据使用目的添加其他材料。例如，也可以并用使胶粘剂的交联率提高的粘接性提高剂。由此，可以进一步提高粘接强度。即，在具有(甲基)丙烯酰基的自由基聚合性化合物中，也可以进一步添加具有烯丙基、马来酰亚胺基、乙烯基等能够自由基聚合的官能团的化合物。具体讲可以列举N-乙烯基咪唑、N-乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基己内酰胺、4，4’-亚乙烯基双(N，N-二甲基苯胺)、N-乙烯基乙酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺等。另外，这些粘接性提高剂可以单独或混合两种或其以上使用。
另外，也可以并用单官能(甲基)丙烯酸酯等的流动性提高剂。由此，可以使流动性提高。具体讲，可以列举季戊四醇(甲基)丙烯酸酯、2-氰乙基(甲基)丙烯酸酯、环己基(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯基(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(2-乙氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸正月桂酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、2-苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、四氢糠醇(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酸酯、N，N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N，N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰基吗啉。另外，这些流动性提高剂可以单独或混合两种或其以上使用。
进一步，也可以并用使粘接性提高的橡胶类的材料。由此也可以缓和应力。具体讲，可以列举聚异戊二烯、聚丁二烯、羧基末端聚丁二烯、羟基末端聚丁二烯、1，2-聚丁二烯、羧基末端1，2-聚丁二烯、羟基末端1，2-聚丁二烯、丙烯酸橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、羟基末端苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、在聚合物末端含有羧基、羟基、(甲基)丙烯酰基或吗啉基的丙烯腈-丁二烯橡胶、羧化丁腈橡胶、羟基末端聚氧丙烯、烷氧基甲硅烷基末端聚氧丙烯、聚氧四亚甲基二醇、聚链烯二醇、聚ε-己内酯。
另外，橡胶类材料，从提高粘接性的观点出发，优选在侧链或末端含有极性高的官能团氰基、羧基的橡胶类材料，从提高流动性的观点出发进一步优选为液状物。具体讲，可以列举液状丙烯腈-丁二烯橡胶，在聚合物末端含有羧基、羟基、(甲基)丙烯酰基或吗啉基的液状丙烯腈-丁二烯橡胶、液状羧化丁腈橡胶，更优选作为极性基团的丙烯腈含量是这些橡胶类材料总量的10～60质量％。另外，这些橡胶类材料可以单独或混合两种或其以上使用。
进而，也可以并用以叔丁基邻苯二酚、叔丁基苯酚、对甲氧基苯酚等为代表的阻聚剂等添加剂。由此可以更加提高储存稳定性。
本发明的胶粘剂组合物，在常温为液体时可以作成糊状使用。在常温为固体时，除加热制成糊状以外，也可以使用溶剂制成糊状。作为可以使用的溶剂，只要是不与胶粘剂组合物反应且显示充分的溶解性的物质就没有特别的限制，但优选常压下的沸点为50～150℃的物质。如果沸点低于50℃、有在室温下容易挥发的倾向，因此必须在密封的环境下进行聚合反应，而有在使用上受到限制的倾向。另外，如果沸点高于150℃，则溶剂挥发变得困难、粘接后有不能得到充分的粘接强度的倾向。
另外，本发明的胶粘剂组合物也能够制成膜状以后使用。该膜的制造方法，在氟树脂膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、脱模纸等的剥离性基材上，涂布在胶粘剂组合物中加入了溶剂的混合液，或者对无纺布等基材浸透混合液并放置到剥离性基材上，通过除去溶剂等得到膜。这样，将胶粘剂组合物制成膜状，操作性优异、更加方便。
另外，如果在本发明的胶粘剂组合物中添加导电性粒子制作膜，则可以制成各向异性导电性膜。该各向异性导电性膜如放置到基板上的对置电极间，通过加热加压可以粘接两电极的同时可以电连接。这里，作为形成电极的基板，可以适用半导体、玻璃、陶瓷等无机物质，聚酰亚胺、聚碳酸酯等有机物，玻璃/环氧树脂等这些物质复合的各种组合。
进而，本发明的胶粘剂组合物可以并用加热与加压来粘接。加热温度优选50～190℃的温度。压力只要是不损伤被粘接物体的范围即可，优选0.1～10MPa。这些加热与加压，优选在0.5～120秒的范围进行。
另外，本发明的胶粘剂组合物，因为可以以短时间进行反应、储存稳定性也优异，所以适宜用作电路连接材料。例如，电连接第一电路部件的电路电极与第二电路部件的电路电极时，以这些电路部件对置配置的状态将本发明的胶粘剂组合物赋予其中的一个电路电极，并通过自由基聚合反应与另一个电路电极电连接。这样，如果将胶粘剂组合物作为电路连接材料使用，就可以以短时间进行电连接，即使进行粘接时的工艺温度或时间发生变动，也可以稳定粘接强度与连接电阻等特性。另外，还可以抑制电路连接材料固化物随时间性的特性降低。进而，如果该电路连接材料含有导电性粒子，则可以显示电连接的各向异性、还可以作为电路电极用的各向异性导电性电路连接材料。
然后，该电路连接材料也可以用作热膨胀系数不同的不同类被粘接物体的电路连接材料。具体讲可以用作以各向异性导电性胶粘剂、银糊、银膜等为代表的电路连接材料，可以用作以CSP(芯片规模包装)用弹性体、CSP用底层填料、LOC(芯片上引线)带等为代表的半导体元件粘接材料。
<电路部件的连接结构>
接着，对本发明的电路部件的连接结构的适宜的实施方式进行说明。图1是表示本发明的电路部件的连接结构的一个实施方式的概略截面图。如图1所示，本实施方式的电路部件的连接结构1具备相互对置的第一电路部件20与第二电路部件30，在第一电路部件20与第二电路部件30之间，设置着电连接它们的电路连接部件10。第一电路部件20具备第一电路基板21和在电路基板21的主面21a上形成的第一电路电极22。并且，电路基板21的主面21a上，也可以根据情况形成绝缘层(未作图示)。
另一方面，第二电路部件30具备第二电路基板31和在第二电路基板31的主面31a上形成的第二电路电极32。并且，电路基板31的主面31a上，也可以根据情况形成绝缘层(未作图示)。
作为第一电路部件20与第二电路部件30，只要是形成需要电连接的电极就没有特别的限制。具体讲可以列举在液晶显示器使用的ITO等形成电极的玻璃或塑料基板、印刷线路板、陶瓷线路板、柔性线路板、半导体硅片等，这些根据需要可以组合使用。这样，在本实施形态中，可以使用包括印刷线路板与由聚酰亚胺等有机物构成的材料的，铜、铝等金属或ITO(indium tinoxide，铟锡氧化物)、氮化硅(SiNx)、二氧化硅(SiO2)等无机材料这种具有多种多样表面状态的电路部件。
电路连接部件10含有绝缘性物质11与导电性粒子7。导电性粒子7不仅在对置的第一电路电极22与第二电路电极32之间、而且也在主面21a与31a之间配置。在本实施方式的电路部件的连接结构1中，第一电路电极22与第二电路电极32，通过导电性粒子7而电连接。因此，第一电路电极22与第二电路电极32之间的连接电阻被充分地降低。因而，可以将第一电路电极22与第二电路电极32之间的电流的流动得以平滑，可以充分地发挥电路具有的功能。并且，通过将该导电性粒子7成为上述的混合比例，还能够显示电连接的各向异性。
另外，电路连接部件10不含导电性粒子7时，为了使第一电路电极22与第二电路电极32之间流过所希望量的电流，将它们直接接触或充分接近地电连接。
电路连接部件10由含有上述胶粘剂组合物的电路连接材料的固化物构成，所以对于第一电路部件20或第二电路部件30的电路连接部件10的粘接强度变得十分高，可以在长时期保持该状态。因而，能够充分提高第一电路电极22与第二电路电极32之间的电特性的长期可靠性。
<半导体装置>
接着，对本发明的半导体装置的实施方式进行说明。图2是表示本发明的半导体装置的一个实施方式的概略截面图。如图2所示，本实施方式的半导体装置2，具备半导体元件50和成为半导体支持部件的基板60，在半导体元件50与基板60之间设置将它们电连接的半导体元件连接部件40。并且，半导体元件连接部件40层积在基板60的主面60a上，半导体元件50进一步层积在该半导体元件连接部件40上。
基板60具备电路图案61，电路图案61在基板60的主面60a上经半导体连接部件40或者直接与半导体元件50电连接。然后，由密封材料70密封，形成半导体装置2。
作为半导体元件50的材料没有特别的限制，可以使用硅、锗的第四族半导体元件、GaAs、InP、GaP、InGaAs、InGaAsP、AlGaAs、InAs、GaInP、AlInP、AlGaInP、GaNAs、GaNP、GaInNAs、GaInNP、GaSb、InSb、GaN、AlN、InGaN、InNAsP等的III-V族化合物半导体元件、HgTe、HgCdTe、CdMnTe、CdS、CdSe、MgSe、MgS、ZnSe、ZeTe等的II-VI族化合物半导体元件、CuInSe(ClS)等的各种物质。
半导体元件连接部件40，含有绝缘性物质11与导电性粒子7。导电性粒子7，不仅在半导体元件50与电路图案61之间、也在半导体元件50与主面60a之间配置。在本实施方式的半导体装置2中，半导体元件50与电路图案61经导电性粒子7电连接。因此，半导体元件50与电路图案61之间的连接电阻被充分地降低。因而，可以将半导体元件50与电路图案61之间的电流的流动平滑，可以充分发挥半导体具有的功能。另外，通过将该导电性粒子7成为上述的混合比例，还能够显示电连接的各向异性。
另外，半导体元件连接部件40不含导电性粒子7时，把半导体元件50与电路图案61直接接触或充分接近地电连接成能够流动所希望量的电流。
半导体元件连接部件40由含有上述胶粘剂组合物的胶粘剂组合物的固化物构成，所以，对半导体元件50及基板60的半导体元件连接部件40的粘接强度变得十分高，可以长时期地保持该状态。因而，能够充分提高半导体元件50与基板60之间电特性的长期可靠性。
以下，基于实施例具体说明本发明，但本发明并不限定于此。
<导电性粒子的调配>
在聚苯乙烯粒子的表面，设置厚度0.2μm的镍层，进而在该镍层的外侧设置厚度0.02μm的金层，制作平均粒径4μm、比重2.5的导电性粒子。
实施例1在75质量份甲基乙基酮中溶解50质量份苯氧树脂(平均分子量45000、ュニォンカ一バイト公司生产、商品名PKHC)，制成固体成分40质量％的溶液。
然后，在该溶液中，作为自由基聚合性化合物，混合25质量份异三聚氰酸EO改性二丙烯酸酯(东亚合成公司生产、商品名M-215)、20质量份氨基甲酸乙酯丙烯酸酯(共荣化学公司生产、商品名AT-600)、5质量份2-(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酸酯(共荣化学公司生产、商品名ライトエステルP-2M)；作为自由基引发剂，混合1.5质量份过氧化2-乙基己酸叔己酯(1分钟半衰期温度为132.6℃、日本油脂公司生产、商品名パ一ヘキシルO)、1.5质量份过氧化苯甲酸叔己酯(1分钟半衰期温度为160.3℃、日本油脂公司生产、商品名パ一ヘキシルZ)。在得到的混合液中混合分散导电性粒子使其成为1.5体积％，得到胶粘剂组合物A。
接着，在单面表面处理的厚度80μm的氟树脂膜上，使用公知的涂装设备涂布得到的胶粘剂组合物A，以70℃、10分钟进行热风干燥，得到层厚15μm的膜状电路连接材料A。
实施例2除了使自由基聚合引发剂过氧化-2-乙基己酸叔己酯的混合比例为1质量份、过氧化苯甲酸叔己酯的混合比例为2质量份以外，与实施例1同样操作，得到膜状电路连接材料B。
比较例1除了使自由基聚合引发剂过氧化-2-乙基己酸叔己酯的混合比例为3质量份、且不使用过氧化苯甲酸叔己酯以外，与实施例1同样操作，得到膜状电路连接材料C。
比较例2除了不使用作为自由基聚合引发剂的过氧化-2-乙基己酸叔己酯、且使过氧化苯甲酸叔己酯的混合比例为3质量份以外，与实施例1同样操作，得到膜状电路连接材料D。
比较例3作为自由基聚合引发剂，混合3质量份过氧化二碳酸二异丙酯(1分钟半衰期温度为88.3℃、日本油脂公司生产、商品名パ一ロイルIPP)以取代过氧化-2-乙基己酸叔己酯与过氧化苯甲酸叔己酯以外，与实施例1同样操作，得到膜状电路连接材料E。
<评价方法1> 使用由上述制造方法得到的膜状电路连接材料A～D，用热压装置(加热方式恒定热量型、東レエンジニアリング公司生产)以2mm宽度电连接具有500根线宽25μm、间距50μm、厚度18μm的铜电路配线的柔性电路板(FPC)与形成0.2μm的铟锡氧化物(ITO)的薄层的玻璃(厚度1.1mm、表面电阻20Ω)。这时的加热加压条件，加热温度为160℃、170℃、190℃，加压压力为3MPa，加热加压时间为15秒。在刚粘接后及在85℃、85％RH的高温高湿槽中保持120小时后，使用万用表测定该电连接的电路间的电阻值。电阻值以相邻电路间的电阻150点的平均值(x+3б)表示。表1表示得到的结果。
<评价方法2> 根据JIS-Z0237以90度剥离法测定由上述制造方法得到的膜状电路连接材料A～D的粘接强度来评价。这里，粘接强度的测定装置使用テンシロンUTM-4(剥离速度50mm/min、25℃、東洋ボ一ルドウイン公司生产)。表2表示得到的结果。
表1
实施例1、2的膜状电路连接材料A与B，在加热温度160～190℃时，刚粘接后和即使在85℃、85％RH的高温高湿槽中保持120小时后，也显示良好的连接电阻与粘接强度，可知对于宽范围的加热温度显示良好的特性。相对于此，不采用本发明的比较例1的膜状电路连接材料C，170℃加热时的，在85℃、85％RH保持120小时后、及190℃加热时的，连接电阻变高，并且，刚粘接后及在85℃、85％RH的高温高湿槽中保持120小时后，与实施例1、2比较，粘接强度都显示低值。进而，比较例2的膜状电路连接材料D在160～170℃加热时的连接电阻变高、粘接强度显示低值。
<评价方法3>
在真空包装材料中收纳由实施例1与比较例3得到的膜状电路连接材料A与E，在40℃放置3日后，由上述的热压装置、在160℃、3MPa、10秒的条件下热压FPC与ITO。根据评价方法1与2，对得到的膜测定连接电阻与粘接强度。表2表示该结果。
表2
从表2可知，实施例1的膜状电路连接材料A，在40℃放置前后，都显示良好的连接电阻与粘接强度、储存稳定性优异。相对于此，不采用本发明的比较例3的膜状电路连接材料E，在40℃放置3日后，连接电阻上升、并且粘接强度减半，稳定性不好。
根据本发明，可以以低温十分迅速地进行固化处理，并且，进行固化处理时的工艺幅度宽，可以提供能够得到十分稳定的粘接强度与连接电阻的胶粘剂组合物、电路连接材料、电路部件的连接结构及半导体装置。
权利要求
1.一种胶粘剂组合物，其特征是，含有热塑性树脂、自由基聚合性化合物、1分钟半衰期温度是90～145℃的第一自由基聚合引发剂、1分钟半衰期温度是150～175℃的第二自由基聚合引发剂。
2.如权利要求1所述的胶粘剂组合物，其特征是，所述自由基聚合性化合物在其分子内含有两个或其以上的(甲基)丙烯酰基。
3.如权利要求1或2所述的胶粘剂组合物，其特征是，所述第一自由基聚合引发剂与所述第二自由基聚合引发剂都是分子量为180～1000的过氧酯衍生物。
4.如权利要求1～3中的任意一项所述的胶粘剂组合物，其特征是，对于100质量份所述热塑性树脂，含有50～250质量份所述自由基聚合性化合物，并且，分别含有0.05～30质量份的所述第一自由基聚合引发剂与所述第二自由基聚合引发剂。
5.如权利要求1～4中的任意一项所述的胶粘剂组合物，其特征是，进一步含有导电性粒子。
6.如权利要求5所述的胶粘剂组合物，其特征是，对于100质量份所述热塑性树脂，含有0.5～30质量份所述导电性粒子。
7.一种电路连接材料，其是为了电连接对置电路电极之间的电路连接材料，其特征是，所述电路连接材料含有权利要求1～6中的任意一项所述的胶粘剂组合物。
8.一种膜状胶粘剂，其特征是，将权利要求1～6中的任意一项所述的胶粘剂组合物形成为膜状来构成。
9.一种膜状电路连接材料，其特征是，将权利要求7所述的电路连接材料形成为膜状来构成。
10.一种电路部件的连接结构，其是具备在第一电路基板的主面上形成第一电路电极的第一电路部件、在第二电路基板的主面上形成第二电路电极的第二电路部件、设置于所述第一电路基板的主面与所述第二电路基板的主面之间且将所述第一电路电极与所述第二电路电极以对置配置的状态电连接的电路连接部件的电路部件的连接结构，其特征是，所述电路连接部件是权利要求7所述的电路连接材料的固化物。
11.一种半导体装置，其是具备半导体元件、搭载所述半导体元件的基板、设置于所述半导体元件与所述基板间且电连接所述半导体元件与所述基板的半导体元件连接部件的半导体装置，其特征是，所述半导体元件连接部件是权利要求1～6中的任意一项所述的胶粘剂组合物的固化物。
全文摘要
本发明的胶粘剂组合物，含有热塑性树脂、自由基聚合性化合物、1分钟半衰期温度是90～145℃的第一自由基聚合引发剂、1分钟半衰期温度是150～175℃的第二自由基聚合引发剂。根据本发明，可以提供能够以低温十分迅速地进行固化处理、且进行固化处理时的工艺幅度宽、并能够得到十分稳定的粘接强度与连接电阻的胶粘剂组合物、电路连接材料、电路部件的连接结构及半导体装置。
文档编号C09J11/04GK1696234SQ200510069479
公开日2005年11月16日 申请日期2005年5月9日 优先权日2004年5月10日
发明者加藤木茂树, 须藤朋子, 伊泽弘行, 汤佐正己 申请人:日立化成工业株式会社