安装结构、制作安装结构的方法技术

借助于利用在至少部分导电填料上具有防淘析膜的导电粘合剂而构造安装结构的导电粘合剂层，提高了绝缘可靠性和抗硫化可靠性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到用来安装诸如半导体器件之类的电子元件的安装结构及其制作方法以及用来制作安装结构的导电粘合剂。迄今，在将半导体器件安装到电路板的输入/输出端子电极上的过程中，常常采用借助于焊接的金属丝键合方法。然而，近年由于半导体器件封装件尺寸的减小和连接端子数目的增大，各个连接端子之间的间距变得越来越小，使得越来越难于用常规的焊接技术来执行安装。因此，近年提出了一种方法，其中诸如集成电路芯片之类的半导体器件被直接安装在电路板的输入/输出端子电极上，以便适应尺寸的减小并有效地利用安装区域。首先，半导体器件面朝下安装在电路板上的倒装芯片安装方法，由于除了连接之后有高的机械强度之外，还能够在半导体器件与电路板之间建立集中的电连接，而被认为是一种有用的方法。作为上述倒装芯片安装方法的一种连接材料，提出或实际使用了一种采用导电粘合剂的系统。由于下面二个原因，考虑到可靠性的改进和环境保护措施二者，此方法是一种有前景的方法。首先，由于导电粘合剂包含诸如环氧树脂之类的树脂材料，故比之焊料亦即金属材料，建立了一种能够抵抗外力或热应力的柔软的连接，从而改善了可靠性。其次，由于导电粘合剂主要包含作为导电成分的银颗粒，故能够进行不使用铅的清洁的安装。另一方面，对于诸如芯片元件或封装件元件之类的电子元件被安装在印刷板上的常规结构，也提出了一种结构，其中考虑到可靠性的改善和环境保护措施而使用了导电粘合剂。于是，考虑到可靠性的改善和将来环境保护的措施，采用导电粘合剂的安装结构就将是一种有前景的方法。然而，采用导电粘合剂的安装结构有下列二方面的问题，从而妨碍了其实际应用。第一个问题是离子迁移引起的绝缘可靠性下降。离子迁移是一种电解作用，并且是一种当水之类的电解质出现在施加有电压的电极之间时，通过下列4个步骤在电极之间发生的绝缘击穿现象。步骤1)正电极金属的淘析和离化，步骤2)离化的金属由于电压的施加而向负电极迁移，步骤3)迁移到负电极的金属离子淀积，步骤4)重复步骤1)至3)。通过这样一种离子迁移现象，金属枝状生长在电极之间，且电极最终被金属搭桥，从而引起绝缘击穿。用作导电粘合剂的导电填料材料的银，具有被淘析的倾向，故易于引起离子迁移。而且，根据近年电子设备的尺寸和重量的进一步减小，排列在半导体器件、电子元件或电路板上的电极的间距变得越来越小，从而更增大了离子迁移的可能性。为此，为了用导电粘合剂实际进行安装，解决离子迁移的问题是至关重要的。通常，为了抑制离子迁移，提出了下列3种方法。提议1)制作具有合金(银-铜、银-钯之类)的导电填料，提议2)用环氧树脂之类的绝缘树脂密封导电粘合剂，提议3)借助于将诸如离子交换树脂或螯合剂之类的离子捕获剂加入到导电粘合剂中，将淘析的金属离子捕获并将其形成为不溶解的物质。然而，这些提议牵涉到下列缺点。在提议1)中，填料金属非常昂贵，从而提高了导电粘合剂的生产成本。在提议2)中，密封步骤的加入必须增加步骤数目并大量安装额外的设备，从而提高生产成本。在提议3)中，金属离子从导电填料中的淘析降低了导电填料的接触性质，从而增大了连接电阻。这样，虽然上述提议产生了抑制离子迁移的效果，但它们牵涉到其它的问题，致使除了特别的领域外，难以实际应用这些提议。第二个问题是由于硫化作用而增大了连接电阻。硫化作用是一种金属由于与诸如硫化氢或二氧化硫之类的含硫的弱酸性气体发生反应而改变成具有较低电导率的称为金属硫化物的物质的现象。硫化作用看来是通过下列步骤发生的，虽然其很多部分仍然未解决。步骤1)金属在弱酸性气氛中的淘析和离化，步骤2)由于硫离子与金属离子的反应而产生金属硫化物。如上所述，导电填料主要由作为主要成分的银组成。但由于银极易被硫化，故当银被硫化时，导电粘合剂的体电阻率增大，从而连接电阻增大。目前尚未报道此问题的解决方法，因而不可能将采用导电粘合剂的安装结构用来生产可能使用在诸如硫化氢或二氧化硫浓度相当高的温泉或火山附近之类的环境中的电子元件。因此，采用导电粘合剂的安装结构的应用领域极为有限。于是，本专利技术的主要目的是，即使在诸如非常潮湿的条件或含有硫的气体气氛之类的比较严厉的条件下，也能够保持采用导电粘合剂的安装结构的可靠性。为了达到上述目的，简单地说，本专利技术提供了一种安装结构，它包含电气结构和排列在所述电气结构上的导电粘合剂层，其中所述导电粘合剂层包含导电填料和排列在至少部分所述导电填料上的防淘析膜。由于这一构造，本专利技术的安装结构即使在高温和高温度环境下，仍然呈现良好的绝缘可靠性。这是由于防淘析膜即使在高温和高湿度条件下也防止了导电填料中的金属的淘析，从而基本上防止了离子迁移反应。而且，本专利技术的安装结构不引起导电填料的硫化作用，且即使处于含硫的气体中仍然呈现良好的连接可靠性。这是由于防止了导电填料的淘析而能够基本上防止硫化反应。本专利技术所用的防淘析膜可以例如由热凝树脂、热塑树脂、金属醇盐之类制成。热凝树脂的具体例子包括酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯树脂、苯二甲酸二烯丙酯、环氧树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺树脂等。热塑树脂的具体例子包括氯乙烯树脂、偏二氯乙烯树脂、聚苯乙烯、AS树脂、ABS树脂、异丁烯树脂、聚乙烯、离子聚合物、甲基戊烯树脂、异质同晶共聚物、氟树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚亚胺酯、聚碳酸酯、聚酯、聚缩醛、改性聚亚苯基氧化物、聚砜、聚亚苯基硫化物等。金属醇盐的具体例子包括四乙氧化硅、三丁氧化铝、四丁氧化钛等。此处，若安装结构还包含排列在所述电气结构上的另一个电气结构，且所述导电粘合剂层将所述电气结构电连接到所述其它的电气结构，则由于导电填料的离子迁移反应或硫化作用对连接电阻的影响明显而使本专利技术特别有效。具体地说，若至少部分所述导电填料被暴露在所述导电粘合剂层的表面上，且所述防淘析膜被排列在至少所述导电填料的所述暴露的部分上，则足够了。更具体地说，若所述导电粘合剂层具有大量的彼此连通并与所述导电粘合剂层的表面连通的孔；至少部分所述导电填料被暴露于所述孔的内表面；且所述防淘析膜至少排列在暴露于所述孔的所述内表面的所述导电填料上，则足够了。这一构造使防淘析膜能够被选择性地仅仅形成在与导电粘合剂层的表面连通且易于淘析的部分导电填料上。这有下列优点。若防淘析膜被排列在包含在电连接中的部分填料上，则防淘析膜在某些情况下引起导电障碍。因此，若防淘析膜出现在这一部分，则进行诸如从外部沿导电方向对其压缩之类的处理，以便击破这部分上的防淘析膜以确保导电。相反，若防淘析膜仅仅被选择性地排列在淘析易于发生的部分，则仅仅有有限数量的必须建立导电的部分填料上的防淘析膜，从而更加改进导电。而且，防淘析膜最好是不溶于水的，因为这样即使在高温和高湿度条件下，防淘析膜也不会淘析，且防淘析作用也更不易于降低，从而能够长时间保持抑制离子迁移反应的作用和抑制导电填料硫化的作用。能够用于本专利技术的不溶于水的防淘析膜可以例如由热凝树脂、热塑树脂、金属醇盐之类制成。热凝树脂的具体例子包括酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯树脂、苯二甲酸二烯丙酯树脂、环氧树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺树脂等。热塑树脂的具体例子包括氯乙烯树脂、偏二氯乙烯树脂、聚苯乙烯、AS树脂、ABS树脂、异丁烯树脂、聚乙烯、离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安装结构，它包含电气结构和排列在所述电气结构上的导电粘合剂层，其中所述导电粘合剂层包含导电填料、以及排列在至少部分所述导电填料上的防淘析膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：天見和由，竹沢弘辉，白石司，别所芳宏，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]