JP2012072213A - 熱硬化性樹脂組成物及び半導体部品実装基板 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐落下衝撃性を維持しつつ、再リフローにより半導体部品を回路基板に実装する場合であっても、はんだフラッシュを起こり難くすることができる熱硬化性樹脂組成物の提供。
【解決手段】融点が２４０℃以下のはんだ粒子、熱硬化性樹脂バインダー、シリコーン樹脂化合物、及びフラックス成分として、末端カルボキシル基を有する、特定の構造のカルボキシル基含有化合物が含有されている熱硬化性樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、部品実装のための導電ペースト、特に熱硬化性樹脂バインダーを含有するはんだペーストとして用いられる熱硬化性樹脂組成物、及びこの熱硬化性樹脂組成物を用いて部品実装した半導体部品実装基板に関するものである。

近年、半導体パッケージ等の半導体部品の高密度化・多ピン化に伴い、従来のＱＦＰ（QuadFlat Package）のようにリードを用いてはんだ付けにより回路基板に実装する方法に代わって、ＢＧＡ（BallGrid Array）やＣＳＰ（Chip Size Package）等のはんだボール（はんだバンプ）を用いて回路基板に実装する方法が急増してきている（例えば、特許文献１参照）。

ＢＧＡやＣＳＰは、携帯電話などのモバイル機器に用いられることが多い。そのため、ＢＧＡやＣＳＰの実装構造には耐落下衝撃性が求められるが、はんだボールのみでの接合でははんだの脆弱性により耐落下衝撃性が低下する。

そこで、本発明者は、特願２００９−７７６６６において、はんだ粒子を含有する熱硬化性樹脂組成物を用い、はんだ部とはんだ部の周囲を被覆する樹脂硬化部とで接合部を形成するようにして、耐落下衝撃性の低下の問題を解決した。

特開２００４−１８５８８４号公報

ところで、半導体部品２の高密度化と薄型化の進展に伴い、回路基板３に対する半導体部品２の実装としては両面実装が行われている。例えば、図２に示すように、ＣＳＰ等の実装において、上述のはんだ粒子を含有する熱硬化性樹脂組成物１を用い、はんだ部４とはんだ部４の周囲を被覆する樹脂硬化部５とで接合部６を形成する方法は非常に有効である。

しかし、両面実装は、図２に示すように半導体部品２を回路基板３に片面ずつ実装して行われる。すなわち、図２（ａ）のようにリフロー炉による１回目の加熱により、先に回路基板３の一方の面に半導体部品２を実装した後、回路基板３を裏返して、図２（ｂ）のようにリフロー炉による２回目の加熱により、他方の面に半導体部品２を実装するようにしている。そのため、回路基板３がリフロー炉による高温に２回曝されることとなるが、この場合、図２（ｂ）に示す回路基板３の下面側の最初に形成された接合部６のはんだ部４が再溶融し、はんだが接合部６から飛び出して、半導体部品２と回路基板３との電気的接続が途切れてしまう場合が見られる。また、はんだ部４の周囲を樹脂硬化部５で被覆していても、再リフローにより再溶融して液状化したはんだは膨張するため、このはんだが樹脂硬化部５と回路基板３との隙間等に流れ込んで広がることで、隣り合う電極と短絡（フラッシュ）するという不良が起こり易い。

上述の特願２００９−７７６６６では、はんだ部４の周囲を樹脂硬化部５が被覆して補強しているので耐落下衝撃性には有効であるが、再リフロー時におけるはんだフラッシュを防止するにはなお改良の余地がある。これは、はんだ部４の周囲を被覆する樹脂硬化部５は硬いものであるが、はんだ部４は再リフローにより体積膨張することにより、その結果、はんだが樹脂硬化部５と回路基板３との隙間等から飛び出すためであると考えられる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、優れた耐落下衝撃性を維持しつつ、再リフローにより半導体部品を回路基板に実装する場合であっても、はんだフラッシュを起こり難くすることができる熱硬化性樹脂組成物及び半導体部品実装基板を提供することを目的とするものである。

本発明に係る熱硬化性樹脂組成物は、融点が２４０℃以下のはんだ粒子、熱硬化性樹脂バインダー、シリコーン樹脂化合物、及びフラックス成分として下記構造式（１）又は（２）で示される化合物のうちの少なくとも一方が含有されていることを特徴とするものである。

式中、Ｒ_１〜Ｒ_４は水素、アルキル基又は水酸基を示し、Ｘは金属が配位可能な孤立電子対又は二重結合性π電子を有する原子団を示し、Ｙは主鎖骨格を形成する原子又は原子団を示す。

前記熱硬化性樹脂組成物において、前記熱硬化性樹脂バインダーとしてエポキシ樹脂が用いられていることが好ましい。

前記熱硬化性樹脂組成物において、前記シリコーン樹脂化合物が、シリコーンオイル、シリコーンゲル、シリコーンパウダーのうちの少なくとも１種類以上であることが好ましい。

前記熱硬化性樹脂組成物において、前記熱硬化性樹脂バインダーが連続相（海成分）となり、前記シリコーン樹脂化合物が分散相（島成分）となってミクロドメイン構造（海島構造）を形成することが好ましい。

前記熱硬化性樹脂組成物において、前記はんだ粒子１００質量部に対して、前記シリコーン樹脂化合物が１〜３０質量部含有されていることが好ましい。

前記熱硬化性樹脂組成物において、前記構造式（１）又は（２）中のＸが、下記構造式（３）〜（８）で示される原子団のうちの少なくとも１種類以上であることが好ましい。

式中、Ｒは水素、アルキル基又は水酸基を示す。

前記熱硬化性樹脂組成物において、前記構造式（１）又は（２）中のＹが、下記構造式（９）〜（１２）で示される原子又は原子団のうちの少なくとも１種類以上であることが好ましい。

式中、Ｒ_５及びＲ_６は水素、アルキル基又は水酸基を示す。

前記熱硬化性樹脂組成物において、前記構造式（１）又は（２）で示される化合物が、レブリン酸、グルタル酸、ジメチルグルタル酸、コハク酸、リンゴ酸、５−ケトヘキサン酸、４−アミノ酪酸、３−フェニルプロピオン酸、４−フェニル酪酸のうちの少なくとも１種類以上であることが好ましい。

前記熱硬化性樹脂組成物において、前記構造式（１）又は（２）で示される化合物が、下記構造式（１３）〜（１５）で示される化合物のうちの少なくとも１種類以上であることが好ましい。

前記熱硬化性樹脂組成物において、前記熱硬化性樹脂バインダーに対して、前記フラックス成分が１〜５０ＰＨＲ含有されていることが好ましい。

前記熱硬化性樹脂組成物において、前記熱硬化性樹脂組成物全量に対して、前記熱硬化性樹脂バインダー及び前記フラックス成分の合計量が３〜５０質量％であることが好ましい。

本発明に係る半導体部品実装基板は、前記熱硬化性樹脂組成物を用いて半導体部品が回路基板に実装されていることを特徴とするものである。

本発明に係る熱硬化性樹脂組成物によれば、はんだ粒子が溶融一体化したはんだ部と、はんだ部の周囲を被覆する樹脂硬化部とで、半導体部品と回路基板とを接合する接合部を形成することができるものであり、樹脂硬化部によって優れた耐落下衝撃性を維持することができると共に、再リフローにより半導体部品を回路基板に実装する場合であっても、樹脂硬化部中のシリコーン樹脂化合物によってはんだフラッシュを起こり難くすることができるものである。

本発明に係る半導体部品実装基板の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）は概略断面図である。 従来の半導体部品実装基板の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）は概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明に係る熱硬化性樹脂組成物１には、融点が２４０℃以下のはんだ粒子、熱硬化性樹脂バインダー、シリコーン樹脂化合物、及びフラックス成分として上記構造式（１）又は（２）で示される化合物のうちの少なくとも一方が必須成分として含有されているものである。

フラックス成分である上記構造式（１）及び（２）で示される化合物は、末端にカルボキシル基及び各種の官能基を有しており、室温でのフラックス活性はさほど大きくないが、これらの化合物が１００℃以上の温度に加熱されると、下記構造式（１６）及び（１７）に示すようなキレートを形成してはんだ粒子（Ｍ）表面に局在化し、優れた活性力（還元力）が顕在化して、効率よくカルボキシル基とはんだ粒子表面の金属酸化物の膜（酸化膜）との反応が促進され、はんだ粒子から酸化膜を効果的に除去することができるようになる。

なお、上記構造式（１６）及び（１７）中、Ｍははんだ粒子であって、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ等の金属を示し、またＲ_１〜Ｒ_４は省略している。

ここで、上記構造式（１）及び（２）中のＸは、金属が配位可能な孤立電子対又は二重結合性π電子を有する原子団を示すが、具体的には、窒素原子、酸素原子、硫黄原子等の孤立電子対を持ちキレートの形成が可能な基、カルボニル基、カルボキシル基、チオカルボニル基、イミノ基等の炭素／ヘテロ原子間二重結合性π電子を持つ有機基、フェニル基、ピリジル基、イミダゾイル基等の芳香族基、さらには炭素−炭素二重結合を有するビニル基、共役二重結合を有する有機基などを例示することができる。

特に、上記構造式（１）又は（２）中のＸは、上記構造式（３）〜（８）で示される原子団のうちの少なくとも１種類以上であることが好ましい。これにより、Ｘが他の原子団である場合に比べて、効果的にはんだ粒子の酸化膜を除去することができるものである。

また、上記構造式（１）及び（２）中のＹは、主鎖骨格を形成する原子又は原子団を示すが、上記構造式（９）〜（１２）で示される原子又は原子団のうちの少なくとも１種類以上であることが好ましい。これにより、Ｙが他の原子又は原子団である場合に比べて、はんだ粒子の酸化膜を十分に除去することができるものである。

そして具体的には、上記構造式（１）又は（２）で示される化合物は、レブリン酸、グルタル酸、ジメチルグルタル酸、コハク酸、リンゴ酸、５−ケトヘキサン酸、４−アミノ酪酸、３−フェニルプロピオン酸、４−フェニル酪酸のうちの少なくとも１種類以上であることが好ましい。これにより、他のフラックス成分に比べて、一層効果的にはんだ粒子の酸化膜を除去することができるものである。

なお、カルボキシル基を両末端に有する化合物としては、一般的には脂肪族骨格を有するアジピン酸、ピメリン酸、セバシン酸、コルク酸等が挙げられる。しかし、これらは金属表面の酸化膜に対する十分な還元作用を期待することができず、その還元力は、上記構造式（１）及び（２）で示される化合物に比べて、十分に満足できるレベルではない。これは、アジピン酸、ピメリン酸、セバシン酸、コルク酸等の分子量が大きいことによって、上記構造式（１６）及び（１７）に示すようなキレートを形成する能力に劣っているためである、と推察される。

また、上記構造式（１）又は（２）で示される化合物は、上記構造式（１３）で示される化合物（ジグリコール酸）、上記構造式（１４）で示される化合物（チオジグリコール酸）、上記構造式（１５）で示される化合物（ジチオジグリコール酸）のうちの少なくとも１種類以上であることが好ましい。上記構造式（１３）〜（１５）で示されるように、主骨格に酸素原子又は１個若しくは２個の硫黄原子が結合した構造の化合物は、脂肪族骨格の化合物と比べて、優れた還元力を発揮することができる。その理由は、主骨格の酸素原子及び硫黄原子が電子供与性の原子であるため、金属との配位結合性が高くなり、その結果、脂肪族骨格の化合物と比べて優れた還元力を発揮することができるからである、と推察される。よって、上記構造式（１）又は（２）で示される化合物が、上記構造式（１３）〜（１５）で示される化合物のうちの少なくとも１種類以上であることによって、他のフラックス成分に比べて、優れた還元力を発揮することができ、一層効果的にはんだ粒子の酸化膜を除去することができるものである。

なお、本発明においては、上記構造式（１）又は（２）で示される化合物のうちの少なくとも一方を用いているが、これ以外に一般に用いられている他のフラックス成分を併用しても差し支えない。

そして、本発明に係る熱硬化性樹脂組成物１にはシリコーン樹脂化合物が含有されている。エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂バインダーには硬さという欠点があるが、この欠点をシリコーン樹脂化合物の利点である柔らかさで補うことができる。そうすると、このような熱硬化性樹脂組成物１を半導体部品２の端子と回路基板３の電極との間でリフロー等により加熱する場合、はんだ粒子の溶融一体化により、半導体部品２と回路基板３とを電気的に接続するはんだ部４を形成することができる。これと同時にはんだ部４の周囲には膨張性を有する樹脂硬化部５を形成することができる。そのため、はんだ部４が再リフロー等により再溶融して膨張したとしても、その周囲の樹脂硬化部５も膨張するので、はんだが樹脂硬化部５の隙間等から染み出すのを抑制し、はんだフラッシュを起こり難くすることができるものである。しかも樹脂硬化部５は、膨張性を有するのみならず、硬さもある程度残しているので、優れた耐落下衝撃性を維持しているものである。

特に、熱硬化性樹脂組成物１は、熱硬化性樹脂バインダーが連続相（海成分）となり、シリコーン樹脂化合物が分散相（島成分）となってミクロドメイン構造（海島構造）を形成することが好ましい。これにより、樹脂硬化部５の低弾性化を図り、クラック等の隙間の発生を抑制し、はんだフラッシュをさらに起こり難くすることができるものである。ここで、ミクロドメイン構造（海島構造）が形成されるか否かは、熱硬化性樹脂バインダーとシリコーン樹脂化合物との相溶性や比率が関係する。例えば、熱硬化性樹脂バインダーとしてエポキシ樹脂、シリコーン樹脂化合物としてジメチルシロキサン単体を用いる場合、通常この両者の相溶性は悪いので二層分離するが、ジメチルシロキサンがエポキシ基を持っていると、完全相溶しない程度にエポキシ樹脂との相溶性が向上してミクロドメイン構造（海島構造）が形成される。また、比率の多い方が連続相（海成分）、比率の少ない方が分散相（島成分）となるが、熱硬化性樹脂バインダーが連続相（海成分）となる必要があるため、熱硬化性樹脂バインダー：シリコーン樹脂化合物（質量比）＝６０：４０〜９０：１０であることが好ましい。この場合、熱硬化性樹脂バインダーには、硬化剤や硬化促進剤も含まれる。

また、シリコーン樹脂化合物は、シリコーンオイル、シリコーンゲル、シリコーンパウダーのうちの少なくとも１種類以上であることが好ましい。これにより、他のシリコーン樹脂化合物を用いる場合に比べて、はんだフラッシュを起こり難くすることができるものである。

ここで、熱硬化性樹脂バインダーとしてエポキシ樹脂を用いる場合には、シリコーンオイルとしては、シリコーン樹脂の側鎖又は末端にエポキシ基を持つタイプのものを用いることが好ましい。本来、エポキシ樹脂とシリコーン樹脂化合物とは二層分離し易く相溶性が悪いが、側鎖又は末端にエポキシ基を持つシリコーンオイルを用いることで、エポキシ樹脂との相溶性が向上し、ミクロドメイン構造（海島構造）を形成することが可能となる。シリコーンオイルの具体例としては、東レ・ダウコーニング株式会社製の品番「ＢＹ１６−８５５」、「ＳＦ８４１１」及び「ＳＦ８４２１」並びに信越化学工業株式会社製の品番「Ｘ２２−１６３」及び「ＫＦ−１０５」等を挙げることができる。

またシリコーンゲルは、ビニル基を持つシリコーン樹脂：−ＳｉＣＨ＝ＣＨ_２と、水素を持つシリコーン樹脂：−ＳｉＨとを白金触媒を用いて反応させたゼリー状のシリコーン樹脂硬化物の総称である。そして上記の反応をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂バインダー中で行うことで、シリコーンゲルが分散相（島成分）となったミクロドメイン構造（海島構造）を形成することが可能となる。シリコーンゲルの具体例としては、信越化学工業株式会社製の品番「ＫＥ−１０５６」、「ＫＥ−１１５１」及び「ＦＥ−５７」等を挙げることができる。

またシリコーンパウダーは、３次元架橋したシリコーンゴムを数ミクロンのサイズまで微粉砕したものである。形状のコントロールや表面処理を施すことで、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂バインダーとの馴染みを良くして、熱硬化性樹脂バインダー中に均一に分散させてミクロドメイン構造（海島構造）を形成することが可能となる。シリコーンパウダーの具体例としては、東レ・ダウコーニング株式会社製の品番「トレフィルシリーズ」等を挙げることができる。

また、シリコーン樹脂化合物は、はんだ粒子１００質量部に対して、１〜３０質量部含有されているのが好ましい。これにより、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂バインダーの硬化物の硬さを緩和することができる。この緩和効果によって、はんだ部４の周囲に形成される樹脂硬化部５を柔らかくすることができ、再リフロー時において、はんだ部４が溶融・膨張して樹脂硬化部５の隙間等に染み込んで広がろうとするのを抑制し、はんだフラッシュを起こり難くすることができる。しかし、シリコーン樹脂化合物の含有量が１質量部より少ないと、はんだフラッシュの防止効果を十分に得ることができないおそれがある。逆に、シリコーン樹脂化合物の含有量が３０質量部より多いと、樹脂硬化部５による半導体部品２と回路基板３との接続強度が低下するおそれがある。

またはんだ粒子は、融点が２４０℃以下のものであればよい。はんだ粒子の融点の下限は特に限定されないが、８０℃以上であることが好ましい。このような条件を満たす限り、はんだ粒子の組成は特に限定されないが、例えば、ＳｎをベースとするＢｉ、Ｚｎ、Ｉｎ等の金属との合金を挙げることができる。具体的には、Ｓｎ４２Ｂｉ５８（融点１３９℃）やＳｎ９６．５Ａｇ３．０Ｃｕ０．５（融点２１８℃）を例示することができる。

また、はんだ粒子の含有量は、熱硬化性樹脂組成物１全量に対して、５０〜９７質量％であることが好ましい。はんだ粒子の含有量が５０質量％未満であると、はんだ粒子が溶融一体化して形成された接合部分（はんだ部４）が小さくなりすぎ、導通性が悪くなるおそれがある。逆に、はんだ粒子の含有量が９７質量％を超えると、熱硬化性樹脂バインダーによる補強効果が低下するおそれがある。

また、熱硬化性樹脂バインダーとしては、特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアン酸エステル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリエステル樹脂等の適宜の熱硬化性樹脂を用いることができる。このうち、特に熱硬化性樹脂バインダーとしてエポキシ樹脂を用いるのが好ましい。エポキシ樹脂は比較的低温で硬化すると共に接着性が高いため、従来のはんだリフロー処理の温度（２４０℃程度）より低い温度でも十分な硬化性を発揮して部品実装を可能とすると共に、十分な補強効果を発揮することができるものである。

また、熱硬化性樹脂バインダーとして液状等のエポキシ樹脂を用いる場合には、必要に応じて熱硬化性樹脂組成物１中に硬化剤や硬化促進剤を含有させる。

硬化剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、ナフタレン骨格含有フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂等を用いることができる。硬化剤の含有量は適宜に設定することができるが、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対する硬化剤の化学量論上の当量比が０．８〜１．２の範囲となるように硬化剤を含有させるのが好ましい。また、硬化促進剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン等の有機リン化合物、２−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエタノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の３級アミン類等を用いることができる。

また、熱硬化性樹脂バインダーに対して、フラックス成分は１〜５０ＰＨＲ含有されているのが好ましい。これにより、フラックス成分の作用を十分に発揮させることができると共に、熱硬化性樹脂組成物１の硬化後における補強性を高く得ることができるものである。しかし、フラックス成分の含有量が１ＰＨＲ未満であると、濃度が薄すぎてフラックス成分として十分な作用を発揮させることができない場合があり、そのためはんだ粒子の溶融一体化が阻害され、接続抵抗が高くなってしまうおそれがある。逆に、フラックス成分の含有量が５０ＰＨＲを超えると、熱硬化性樹脂組成物１の硬化後においてタック性が残ったり、補強性を十分に高く得ることができなくなったりするおそれがある。なお、フラックス成分（ＰＨＲ）は、｛（フラックス成分の質量／熱硬化性樹脂バインダーの質量）×１００｝によって算出することができる。この場合、熱硬化性樹脂バインダーには、硬化剤や硬化促進剤も含まれる。

また、熱硬化性樹脂組成物１全量に対して、熱硬化性樹脂バインダー及びフラックス成分の合計量が３〜５０質量％であることが好ましい。この場合、熱硬化性樹脂バインダーには、硬化剤や硬化促進剤も含まれる。これにより、流動可能な熱硬化性樹脂組成物１を得ることができるものである。また、はんだ粒子が溶融一体化して形成されたはんだ部４の周囲に、ボイドが存在しない熱硬化性樹脂バインダーの硬化物からなる樹脂硬化部５が形成され、この樹脂硬化部５によって十分な補強性を得ることができるものである。さらに、はんだ粒子の溶融一体化が阻害されるのを防止することができ、十分に低い接続抵抗を得ることができるものである。しかし、熱硬化性樹脂バインダー及びフラックス成分の合計量が３質量％未満であると、パテ状又は粉状となって、流動可能な熱硬化性樹脂組成物１を得ることができないおそれがある。また、はんだ粒子が溶融一体化した後、このはんだ部４の周囲には熱硬化性樹脂バインダーの硬化物からなる樹脂硬化部５が形成されるが、この樹脂硬化部５にボイドが多く含まれることとなり、このような樹脂硬化部５によっては十分な補強性を得ることができなくなるおそれがある。逆に、熱硬化性樹脂バインダー及びフラックス成分の合計量が５０質量％を超えると、はんだ粒子の割合が少なすぎてこれらの溶融一体化が阻害されたり、十分に低い接続抵抗を得ることができなくなったりするおそれがある。

なお、本発明に係る熱硬化性樹脂組成物１には、上記必須成分のほか、通常用いられる改質剤、添加剤等が含有されていてもよい。また、熱硬化性樹脂組成物１の粘度を低減し、流動性を付与する目的で、低沸点の溶剤や可塑剤を加えることもできる。さらに、印刷形状を保持するためのチクソ性付与剤として、硬化ヒマシ油やステアリン酸アミド等を添加することも有効である。

そして、本発明に係る熱硬化性樹脂組成物１は、融点が２４０℃以下のはんだ粒子、熱硬化性樹脂バインダー、シリコーン樹脂化合物、フラックス成分、必要に応じてその他の成分をディスパー等を用いて均一に混合・混練することによって製造することができる。

次に本発明に係る半導体部品実装基板について説明する。半導体部品実装基板は、図１に示すように、熱硬化性樹脂組成物１を用いて半導体部品２を回路基板３に実装して形成されたものである。なお、半導体部品２としては、ＢＧＡやＣＳＰ等のみならず、ＱＦＰ等も用いることができる。

図１に示す半導体部品実装基板は、ＢＧＡやＣＳＰ等の半導体部品２を熱硬化性樹脂組成物１を用いてＦＲ−４等の回路基板３の両面に実装して形成されたものであり、次のようにして製造することができる。まず回路基板３の一方の面に設けられた電極ごとに熱硬化性樹脂組成物１を塗布し、さらにこの上に半導体部品２を載せた後、図１（ａ）のようにリフロー炉による１回目の加熱により、先に回路基板３の一方の面に半導体部品２を実装する。このとき熱硬化性樹脂組成物１が硬化し、半導体部品２の端子と回路基板３の電極とを接合する接合部６が形成される。この接合部６は、はんだ粒子が溶融一体化したはんだ部４と、このはんだ部４の周囲を被覆する樹脂硬化部５とで形成されている。次に、この回路基板３を裏返して、回路基板３の他方の面に設けられた電極ごとに熱硬化性樹脂組成物１を塗布し、さらにこの上に半導体部品２を載せた後、図２（ｂ）のようにリフロー炉による２回目の加熱により、回路基板３の他方の面に半導体部品２を実装するようにしている。このとき上記と同様に熱硬化性樹脂組成物１が硬化し、半導体部品２の端子と回路基板３の電極とを接合する接合部６が形成される。この接合部６も、はんだ粒子が溶融一体化したはんだ部４と、このはんだ部４の周囲を被覆する樹脂硬化部５とで形成されている。

従来は上記の２回目の加熱（再リフロー）により、先に実装した半導体部品２と回路基板３との接合部６のはんだ部４が再溶融して膨張することによって、図２（ｂ）に示すように、はんだが樹脂硬化部５と回路基板３との隙間や樹脂硬化部５に発生したクラック等から染み出すおそれがあった。そのため、半導体部品２と回路基板３との電気的接続が途切れてしまったり、はんだが樹脂硬化部５と回路基板３との隙間等に流れ込んで広がることで、隣り合う電極と短絡（フラッシュ）するという不良が起こり易かった。

しかし、図１に示す半導体部品実装基板においては、先に実装した半導体部品２と回路基板３との接合部６のはんだ部４が２回目の加熱により再溶融して膨張しても、そのはんだ部４の周囲は、膨張性を有する樹脂硬化部５が取り囲んでおり、この樹脂硬化部５も膨張して隙間を形成しないので、はんだは接合部６から染み出すことがなく、はんだフラッシュは起こり難いものである。すなわち、樹脂硬化部５にはシリコーン樹脂化合物が含有されているので、このシリコーン樹脂化合物の利点である柔らかさがエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂バインダーの欠点である硬さを補うことができる。そのため、このような樹脂硬化部５によりはんだ部４の補強と、はんだ部４の再溶融時におけるフラッシュの防止とを両立させることが可能となる。

このように、本発明に係る熱硬化性樹脂組成物１にあっては、はんだ粒子が溶融一体化したはんだ部４と、はんだ部４の周囲を被覆する樹脂硬化部５とで、半導体部品２と回路基板３とを接合する接合部６を形成することができるものである。そして、はんだ部４を補強する樹脂硬化部５によって優れた耐落下衝撃性を維持することができるものである。さらに、再リフローにより半導体部品２を回路基板３に実装する場合であっても、樹脂硬化部５中のシリコーン樹脂化合物によってはんだフラッシュを起こり難くすることができるものである。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
はんだ粒子として、Ｓｎ４２Ｂｉ５８（Ｓｎ４２質量％、Ｂｉ５８質量％）を用いた。このはんだ粒子の平均粒径は２０μｍであり、融点は１３９℃であった。そして、はんだ粒子を８０質量部、熱硬化性樹脂バインダーとして液状エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「ＹＤ１２８」）を１１質量部、シリコーン樹脂化合物としてシリコーンオイル（信越化学工業株式会社製、品番「Ｘ２２−１６３Ｃ」）を３質量部、硬化促進剤（味の素ファインテクノ株式会社製、品番「アミキュアＰＮ２３」）を２質量部、フラックス成分としてレブリン酸を２質量部混合し、ディスパーを用いて均一に混合・混練することによって、ペースト状の熱硬化性樹脂組成物を得た。

（実施例２）
フラックス成分としてグルタル酸を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂組成物を得た。

（実施例３）
フラックス成分として２，２−ジメチルグルタル酸を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂組成物を得た。

（実施例４）
フラックス成分としてコハク酸を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂組成物を得た。

（実施例５）
フラックス成分としてリンゴ酸を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂組成物を得た。

（実施例６）
フラックス成分として４−フェニル酪酸を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂組成物を得た。

（実施例７）
フラックス成分としてジグリコール酸を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂組成物を得た。

（実施例８）
シリコーン樹脂化合物としてシリコーンパウダー（東レ・ダウコーニング株式会社製、品番「トレフィル６０１」）を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂組成物を得た。

（実施例９）
シリコーン樹脂化合物としてシリコーンオイル（信越化学工業株式会社製、品番「Ｘ２２−１６３Ｃ」）を６質量部用いるようにした以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂組成物を得た。

（実施例１０）
はんだ粒子として、Ｓｎ４２Ｂｉ５８（Ｓｎ４２質量％、Ｂｉ５８質量％）を用いた。このはんだ粒子の平均粒径は２０μｍであり、融点は１３９℃であった。そして、はんだ粒子を８０質量部、熱硬化性樹脂バインダーとしてシアン酸エステル樹脂（Ｌｏｎｚａ社製、品番「Ｌ−１０」）を１３質量部、シリコーン樹脂化合物としてシリコーンオイル（信越化学工業株式会社製、品番「Ｘ２２−１６３Ｃ」）を３質量部、硬化促進剤としてＦｅアセチルアセトナートを０．１質量部、フラックス成分としてレブリン酸を２質量部混合し、ディスパーを用いて均一に混合・混練することによって、ペースト状の熱硬化性樹脂組成物を得た。

（実施例１１）
はんだ粒子として、Ｓｎ９６．５Ａｇ３．０Ｃｕ０．５（Ｓｎ９６．５質量％、Ａｇ３．０質量％、Ｃｕ０．５質量％）を用いた。このはんだ粒子の平均粒径は２０μｍであり、融点は２１８℃であった。そして、はんだ粒子を８０質量部、熱硬化性樹脂バインダーとして液状エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「ＹＤ１２８」）を１１質量部、シリコーン樹脂化合物としてシリコーンオイル（信越化学工業株式会社製、品番「Ｘ２２−１６３Ｃ」）を３質量部、硬化促進剤（味の素ファインテクノ株式会社製、品番「アミキュアＰＮ２３」）を２質量部、フラックス成分としてグルタル酸を２質量部混合し、ディスパーを用いて均一に混合・混練することによって、ペースト状の熱硬化性樹脂組成物を得た。

実施例１〜１１の熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂バインダーが連続相（海成分）となり、シリコーン樹脂化合物が分散相（島成分）となったミクロドメイン構造（海島構造）を形成していた。なお、ミクロドメイン構造（海島構造）を形成しているか否かは、熱硬化性樹脂組成物だけを硬化させ、これを顕微鏡により観察して確認した。

（比較例１）
はんだ粒子として、Ｓｎ４２Ｂｉ５８（Ｓｎ４２質量％、Ｂｉ５８質量％）を用いた。このはんだ粒子の平均粒径は２０μｍであり、融点は１３９℃であった。そして、はんだ粒子を８０質量部、熱硬化性樹脂バインダーとして液状エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「ＹＤ１２８」）を１２質量部、シリコーン樹脂化合物としてシリコーンオイル（信越化学工業株式会社製、品番「Ｘ２２−１６３Ｃ」）を３質量部、硬化促進剤（味の素ファインテクノ株式会社製、品番「アミキュアＰＮ２３」）を３質量部混合し、ディスパーを用いて均一に混合・混練することによって、ペースト状の熱硬化性樹脂組成物を得た。

（比較例２）
はんだ粒子として、Ｓｎ４２Ｂｉ５８（Ｓｎ４２質量％、Ｂｉ５８質量％）を用いた。このはんだ粒子の平均粒径は２０μｍであり、融点は１３９℃であった。そして、はんだ粒子を８０質量部、熱硬化性樹脂バインダーとして液状エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「ＹＤ１２８」）を１４質量部、硬化促進剤（味の素ファインテクノ株式会社製、品番「アミキュアＰＮ２３」）を３質量部、フラックス成分としてレブリン酸を３質量部混合し、ディスパーを用いて均一に混合・混練することによって、ペースト状の熱硬化性樹脂組成物を得た。

（比較例３）
はんだ粒子として、Ｓｎ４２Ｂｉ５８（Ｓｎ４２質量％、Ｂｉ５８質量％）を用いた。このはんだ粒子の平均粒径は２０μｍであり、融点は１３９℃であった。そして、はんだ粒子を８５質量部、シリコーン樹脂化合物としてシリコーンオイル（信越化学工業株式会社製、品番「Ｘ２２−１６３Ｃ」）を３質量部、フラックス成分としてレブリン酸を５質量部混合し、ディスパーを用いて均一に混合・混練することによって、ペースト状の組成物を得た。

（比較例４）
はんだ粒子の代わりに融点９５０℃の銀粉末を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして熱硬化性樹脂組成物を得た。

（評価試験）
各実施例及び比較例で得られた熱硬化性樹脂組成物を用いて、次のような評価試験を行った。なお、比較例３の組成物は熱硬化性樹脂組成物の代わりに用いた。

１．部品シェア強度評価
配線板（ＦＲ−４グレード）の表面にＡｕメッキが施された端子（パッド）を形成し、前記パッドの表面に、通常の方法に従い、熱硬化性樹脂組成物をスクリーン印刷法で塗布した。塗布後の熱硬化性樹脂組成物の厚みは、約７０μｍであった。このように、配線板のパッドに熱硬化性樹脂組成物を塗布した後、このパッド上に０Ωの１６０８チップ抵抗器をマウントした。この部品が搭載された配線板をリフロー炉で、実施例１〜１０及び比較例１〜４については１５０℃で１０分間、実施例１１については２４０℃で１０分間加熱することによって、熱硬化性樹脂組成物を硬化させた。そしてこの硬化後のチップ抵抗器の部品シェア強度（接続強度）をシェアテスターにて測定した。

２．耐フラッシュ性評価
上記の「１．部品シェア強度評価」の場合と同様にして配線板に部品を搭載し、この部品を液状封止材（パナソニック電工株式会社製、品番「ＣＶ５４２０」）で封止し、さらにこれを６０℃、９０％ＲＨ、１６８時間の条件で吸湿処理した後、２４０℃のピーク温度で６分間のリフローを行った。その後、軟Ｘ線透過装置にてはんだフラッシュの有無を確認した。

以上の評価試験による評価結果を下記表１及び表２に示す。

１ 熱硬化性樹脂組成物
２ 半導体部品
３ 回路基板

Claims (12)

1. 融点が２４０℃以下のはんだ粒子、熱硬化性樹脂バインダー、シリコーン樹脂化合物、及びフラックス成分として下記構造式（１）又は（２）で示される化合物のうちの少なくとも一方が含有されていることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
   

   

   式中、Ｒ_１〜Ｒ_４は水素、アルキル基又は水酸基を示し、Ｘは金属が配位可能な孤立電子対又は二重結合性π電子を有する原子団を示し、Ｙは主鎖骨格を形成する原子又は原子団を示す。
2. 前記熱硬化性樹脂バインダーとしてエポキシ樹脂が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の熱硬化性樹脂組成物。
3. 前記シリコーン樹脂化合物が、シリコーンオイル、シリコーンゲル、シリコーンパウダーのうちの少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱硬化性樹脂組成物。
4. 前記熱硬化性樹脂バインダーが連続相（海成分）となり、前記シリコーン樹脂化合物が分散相（島成分）となってミクロドメイン構造（海島構造）を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
5. 前記はんだ粒子１００質量部に対して、前記シリコーン樹脂化合物が１〜３０質量部含有されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
6. 前記構造式（１）又は（２）中のＸが、下記構造式（３）〜（８）で示される原子団のうちの少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
   

   

   式中、Ｒは水素、アルキル基又は水酸基を示す。
7. 前記構造式（１）又は（２）中のＹが、下記構造式（９）〜（１２）で示される原子又は原子団のうちの少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
   

   

   式中、Ｒ_５及びＲ_６は水素、アルキル基又は水酸基を示す。
8. 前記構造式（１）又は（２）で示される化合物が、レブリン酸、グルタル酸、ジメチルグルタル酸、コハク酸、リンゴ酸、５−ケトヘキサン酸、４−アミノ酪酸、３−フェニルプロピオン酸、４−フェニル酪酸のうちの少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
9. 前記構造式（１）又は（２）で示される化合物が、下記構造式（１３）〜（１５）で示される化合物のうちの少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
   

   
10. 前記熱硬化性樹脂バインダーに対して、前記フラックス成分が１〜５０ＰＨＲ含有されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
11. 前記熱硬化性樹脂組成物全量に対して、前記熱硬化性樹脂バインダー及び前記フラックス成分の合計量が３〜５０質量％であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物を用いて半導体部品が回路基板に実装されていることを特徴とする半導体部品実装基板。

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