JP2000058585A - 導電性粒子及び半導体装置の実装方法 - Google Patents
導電性粒子及び半導体装置の実装方法Info
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置の突起電極と実装基板の入出力電
極とを電気的に接続する導電性粒子の接触抵抗の変動に
起因した周波数特性の変化を防止する。 【解決手段】 絶縁性接着樹脂３内に複数個分散され、
集積回路が作り込まれて突起電極７が形成された半導体
装置６と入出力電極１が形成されて半導体装置６が実装
される実装基板２とを電気的に接続するボール状の導電
性粒子４であって、半導体装置６と実装基板２とを加圧
・加熱したときに、突起電極７と入出力電極１とに対し
て面接触した状態で押し潰され、その後、突起電極７お
よび入出力電極１に面接触した状態のままで硬化する導
電性粒子４とする。
極とを電気的に接続する導電性粒子の接触抵抗の変動に
起因した周波数特性の変化を防止する。 【解決手段】 絶縁性接着樹脂３内に複数個分散され、
集積回路が作り込まれて突起電極７が形成された半導体
装置６と入出力電極１が形成されて半導体装置６が実装
される実装基板２とを電気的に接続するボール状の導電
性粒子４であって、半導体装置６と実装基板２とを加圧
・加熱したときに、突起電極７と入出力電極１とに対し
て面接触した状態で押し潰され、その後、突起電極７お
よび入出力電極１に面接触した状態のままで硬化する導
電性粒子４とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、突起電極の形成さ
れた半導体装置をフェースダウンで実装基板に実装する
際に用いられる導電性粒子およびこれを用いた半導体ユ
ニットならびに半導体装置の実装方法に関する。
れた半導体装置をフェースダウンで実装基板に実装する
際に用いられる導電性粒子およびこれを用いた半導体ユ
ニットならびに半導体装置の実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置を直接フェースダウンで実装
基板に電気的および機械的に接続するフリップチップ実
装は、モールド樹脂などの封止体で保護成形された半導
体装置をリードにより実装基板に接続する実装に比べ
て、実装面積を大幅に縮小することができる。そして、
高密度実装が要求される今日の半導体製品においては、
フリップチップ実装が広く採用されている。
基板に電気的および機械的に接続するフリップチップ実
装は、モールド樹脂などの封止体で保護成形された半導
体装置をリードにより実装基板に接続する実装に比べ
て、実装面積を大幅に縮小することができる。そして、
高密度実装が要求される今日の半導体製品においては、
フリップチップ実装が広く採用されている。
【０００３】ここで、従来の半導体装置のフリップチッ
プ実装について説明する。図５は従来の第１の方法での
半導体装置のフリップチップ実装技術を連続して示す要
部断面図、図６は従来の第２の方法での半導体装置のフ
リップチップ実装技術を連続して示す要部断面図であ
る。
プ実装について説明する。図５は従来の第１の方法での
半導体装置のフリップチップ実装技術を連続して示す要
部断面図、図６は従来の第２の方法での半導体装置のフ
リップチップ実装技術を連続して示す要部断面図であ
る。
【０００４】第１の方法のフリップチップ実装は、突起
電極を備えた半導体装置を、絶縁性接着樹脂を用いて実
装基板に固定するものである。したがって、半導体装置
と実装基板とを固着する機械的な絶縁性接着樹脂の接着
力により、突起電極は実装基板上に形成された入出力電
極と電気的機械的に接続される。
電極を備えた半導体装置を、絶縁性接着樹脂を用いて実
装基板に固定するものである。したがって、半導体装置
と実装基板とを固着する機械的な絶縁性接着樹脂の接着
力により、突起電極は実装基板上に形成された入出力電
極と電気的機械的に接続される。
【０００５】すなわち、図５に示すように、第１の方法
でのフリップチップ実装方法は、先ず、絶縁性接着樹脂
３を入出力電極１を有する実装基板２上に貼り付ける
（図５（ａ））。次いで、予めボンディング装置（図示
せず）によりアルミ電極８上に突起電極７を形成してお
いた半導体装置６を実装基板２上に位置決めして重ね合
わせる（図５（ｂ））。
でのフリップチップ実装方法は、先ず、絶縁性接着樹脂
３を入出力電極１を有する実装基板２上に貼り付ける
（図５（ａ））。次いで、予めボンディング装置（図示
せず）によりアルミ電極８上に突起電極７を形成してお
いた半導体装置６を実装基板２上に位置決めして重ね合
わせる（図５（ｂ））。
【０００６】そして、加熱と圧着とを同時に行い（図５
（ｃ））、突起電極７と入出力電極１との間に絶縁性接
着樹脂３が存在しないように十分に加重を印加してこの
絶縁性接着樹脂３を硬化させる（図５（ｄ））。
（ｃ））、突起電極７と入出力電極１との間に絶縁性接
着樹脂３が存在しないように十分に加重を印加してこの
絶縁性接着樹脂３を硬化させる（図５（ｄ））。
【０００７】このようにすると、突起電極７と入出力電
極１との間には絶縁性接着樹脂３が存在せず、突起電極
７と入出力電極１とが直接接触によって電気的に接続さ
れることになる。
極１との間には絶縁性接着樹脂３が存在せず、突起電極
７と入出力電極１とが直接接触によって電気的に接続さ
れることになる。
【０００８】第２の方法のフリップチップ実装は、突起
電極を備えた半導体装置を、絶縁性接着樹脂に導電性粒
子が分散された異方導電性フィルムを用いて実装基板に
固定するものである。ここでは、絶縁性接着樹脂の接着
力により半導体装置と実装基板が機械的に接続されると
ともに、導電性粒子により半導体装置の突起電極と実装
基板の入出力電極とが電気的に接続される。
電極を備えた半導体装置を、絶縁性接着樹脂に導電性粒
子が分散された異方導電性フィルムを用いて実装基板に
固定するものである。ここでは、絶縁性接着樹脂の接着
力により半導体装置と実装基板が機械的に接続されると
ともに、導電性粒子により半導体装置の突起電極と実装
基板の入出力電極とが電気的に接続される。
【０００９】すなわち、図６に示すように、第２の方法
でのフリップチップ実装方法は、先ず、絶縁性接着樹脂
３に対して絶縁性を損なわない程度に導電性粒子４が少
量分散されたものからなる異方導電性フィルム５を、入
出力電極１を有する実装基板２の上に貼り付ける（図６
（ａ））。ここで、導電性粒子４にはＮｉ粒子やＡｇ粒
子あるいは樹脂ボールに金属薄膜と絶縁膜をコートした
粒子等が用いられ、その直径はたとえば５μｍ程度であ
り、１００μｍ3にたとえば２５個程度が混入されてい
る。
でのフリップチップ実装方法は、先ず、絶縁性接着樹脂
３に対して絶縁性を損なわない程度に導電性粒子４が少
量分散されたものからなる異方導電性フィルム５を、入
出力電極１を有する実装基板２の上に貼り付ける（図６
（ａ））。ここで、導電性粒子４にはＮｉ粒子やＡｇ粒
子あるいは樹脂ボールに金属薄膜と絶縁膜をコートした
粒子等が用いられ、その直径はたとえば５μｍ程度であ
り、１００μｍ3にたとえば２５個程度が混入されてい
る。
【００１０】次いで、予めボンディング装置（図示せ
ず）あるいはめっき装置（図示せず）によりアルミ電極
８上に突起電極７を形成しておいた半導体装置６を実装
基板２上に位置決めして重ね合わせる（図６（ｂ））。
ず）あるいはめっき装置（図示せず）によりアルミ電極
８上に突起電極７を形成しておいた半導体装置６を実装
基板２上に位置決めして重ね合わせる（図６（ｂ））。
【００１１】そして、加熱と加圧とを同時に行い（図６
（ｃ））、突起電極７と入出力電極１との間の距離を導
電性粒子４の直径以下に維持した状態で絶縁性接着樹脂
３を硬化させる（図６（ｄ））。
（ｃ））、突起電極７と入出力電極１との間の距離を導
電性粒子４の直径以下に維持した状態で絶縁性接着樹脂
３を硬化させる（図６（ｄ））。
【００１２】このようにすると、突起電極７と入出力電
極１とは、両者の直接接触か両者間で押し潰された導電
性粒子４を介しての接触によって電気的に接続されるこ
とになる。
極１とは、両者の直接接触か両者間で押し潰された導電
性粒子４を介しての接触によって電気的に接続されるこ
とになる。
【００１３】ここで、突起電極７と入出力電極１との直
接接触は絶縁性接着樹脂３による機械的接着保持力で維
持されるものである。そして、突起電極７には弾力性が
ないために突起電極７と入出力電極１との間には電気的
接続を維持する能動的な加圧力が存在しないので、ヒー
トサイクルを加えた場合における両者の電気的接続の信
頼性が低い。
接接触は絶縁性接着樹脂３による機械的接着保持力で維
持されるものである。そして、突起電極７には弾力性が
ないために突起電極７と入出力電極１との間には電気的
接続を維持する能動的な加圧力が存在しないので、ヒー
トサイクルを加えた場合における両者の電気的接続の信
頼性が低い。
【００１４】これに対し、突起電極７と入出力電極１と
の間で押し潰された導電性粒子４を介しての電気的接触
には、押し潰された導電性粒子４の弾力性による能動的
な加圧力が存在するので、ヒートサイクルを加えた場合
における電気的接続の信頼性は、絶縁性接着樹脂３によ
る突起電極７と入出力電極１との直接接触よりも高く維
持できるとされている。
の間で押し潰された導電性粒子４を介しての電気的接触
には、押し潰された導電性粒子４の弾力性による能動的
な加圧力が存在するので、ヒートサイクルを加えた場合
における電気的接続の信頼性は、絶縁性接着樹脂３によ
る突起電極７と入出力電極１との直接接触よりも高く維
持できるとされている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た第２の方法による実装技術において、半導体装置に形
成された突起電極の高さ及び実装基板に形成された入出
力電極の高さはある許容範囲内でそれぞれ微妙に異なる
ため、導電性粒子の押し潰され方は一様にはならない。
また、導電性粒子は球状であるため、導電性粒子と突起
電極間、導電性粒子と入出力電極間の接触は導電性粒子
が押し潰されても点接触となる。
た第２の方法による実装技術において、半導体装置に形
成された突起電極の高さ及び実装基板に形成された入出
力電極の高さはある許容範囲内でそれぞれ微妙に異なる
ため、導電性粒子の押し潰され方は一様にはならない。
また、導電性粒子は球状であるため、導電性粒子と突起
電極間、導電性粒子と入出力電極間の接触は導電性粒子
が押し潰されても点接触となる。
【００１６】この状態で回路周波数が高速化した場合、
導電性粒子の押し潰され方の違いによる接触抵抗の違い
で周波数特性が変化する。また、半導体装置を実装基板
に装着した後に熱や外力が加わった場合、実装基板や半
導体装置の変形とともに導電性粒子が弾性変形して接触
点が移動することにより、抵抗値が変動して周波数特性
が変化する。そして、これら周波数特性の変化が半導体
装置の誤動作の原因になる。
導電性粒子の押し潰され方の違いによる接触抵抗の違い
で周波数特性が変化する。また、半導体装置を実装基板
に装着した後に熱や外力が加わった場合、実装基板や半
導体装置の変形とともに導電性粒子が弾性変形して接触
点が移動することにより、抵抗値が変動して周波数特性
が変化する。そして、これら周波数特性の変化が半導体
装置の誤動作の原因になる。
【００１７】そこで、本発明は、半導体装置の突起電極
と実装基板の入出力電極とを安定した面接触で接続し、
信頼性の高い電気的接触を確保することのできる導電性
粒子及びこれを用いた半導体ユニットならびに半導体装
置の実装方法を提供することを目的とする。
と実装基板の入出力電極とを安定した面接触で接続し、
信頼性の高い電気的接触を確保することのできる導電性
粒子及びこれを用いた半導体ユニットならびに半導体装
置の実装方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の導電性粒子は、絶縁性接着樹脂内に複数個
分散され、集積回路が作り込まれて突起電極が形成され
た半導体装置と入出力電極が形成されて半導体装置が実
装される実装基板とを電気的に接続するボール状の導電
性粒子であって、半導体装置と実装基板とを加圧・加熱
したときに、突起電極と入出力電極とに対して面接触し
た状態で押し潰され、その後、突起電極および入出力電
極に面接触した状態のままで硬化する構成としたもので
ある。
に、本発明の導電性粒子は、絶縁性接着樹脂内に複数個
分散され、集積回路が作り込まれて突起電極が形成され
た半導体装置と入出力電極が形成されて半導体装置が実
装される実装基板とを電気的に接続するボール状の導電
性粒子であって、半導体装置と実装基板とを加圧・加熱
したときに、突起電極と入出力電極とに対して面接触し
た状態で押し潰され、その後、突起電極および入出力電
極に面接触した状態のままで硬化する構成としたもので
ある。
【００１９】これにより、導電性粒子と入出力電極、お
よび導電性粒子と突起電極とが何れも面接触となるので
安定した面接触で接続し、導電性粒子の接触抵抗の変動
が防止されるので信頼性の高い電気的接触を確保するこ
とができ、回路周波数が高速化した場合でも安定した周
波数特性を得ることが可能になる。
よび導電性粒子と突起電極とが何れも面接触となるので
安定した面接触で接続し、導電性粒子の接触抵抗の変動
が防止されるので信頼性の高い電気的接触を確保するこ
とができ、回路周波数が高速化した場合でも安定した周
波数特性を得ることが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、絶縁性接着樹脂内に複数個分散され、集積回路が作
り込まれて突起電極が形成された半導体装置と入出力電
極が形成されて半導体装置が実装される実装基板とを電
気的に接続するボール状の導電性粒子であって、半導体
装置と実装基板とを加圧・加熱したときに、突起電極と
入出力電極とに対して面接触した状態で押し潰され、そ
の後、突起電極および入出力電極に面接触した状態のま
まで硬化する導電性粒子であり、導電性粒子と入出力電
極、および導電性粒子と突起電極とが何れも面接触とな
るので、導電性粒子の接触抵抗の変動が防止され、回路
周波数が高速化した場合でも安定した周波数特性を得る
ことが可能になるという作用を有する。
は、絶縁性接着樹脂内に複数個分散され、集積回路が作
り込まれて突起電極が形成された半導体装置と入出力電
極が形成されて半導体装置が実装される実装基板とを電
気的に接続するボール状の導電性粒子であって、半導体
装置と実装基板とを加圧・加熱したときに、突起電極と
入出力電極とに対して面接触した状態で押し潰され、そ
の後、突起電極および入出力電極に面接触した状態のま
まで硬化する導電性粒子であり、導電性粒子と入出力電
極、および導電性粒子と突起電極とが何れも面接触とな
るので、導電性粒子の接触抵抗の変動が防止され、回路
周波数が高速化した場合でも安定した周波数特性を得る
ことが可能になるという作用を有する。
【００２１】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、導電性粒子の線膨張係数は絶縁
性接着樹脂の線膨張係数より小さく設定されている導電
性粒子であり、硬化する絶縁性接着樹脂により導電性粒
子さらに押し潰されて導電性粒子の内部応力が入出力電
極と突起電極に対して反発力として働くので、実装基板
と半導体装置とが相対的に位置を変えても導電性粒子が
入出力電極と突起電極とに追従して信頼性の高い電気的
接触を確保することが可能になるという作用を有する。
１記載の発明において、導電性粒子の線膨張係数は絶縁
性接着樹脂の線膨張係数より小さく設定されている導電
性粒子であり、硬化する絶縁性接着樹脂により導電性粒
子さらに押し潰されて導電性粒子の内部応力が入出力電
極と突起電極に対して反発力として働くので、実装基板
と半導体装置とが相対的に位置を変えても導電性粒子が
入出力電極と突起電極とに追従して信頼性の高い電気的
接触を確保することが可能になるという作用を有する。
【００２２】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、導電性粒子は、コア材と、この
コア材の表面に成膜された導電接合部材とからなる導電
性粒子であり、導電性粒子と入出力電極、および導電性
粒子と突起電極とが何れも面接触となるので、導電性粒
子の接触抵抗の変動が防止され、回路周波数が高速化し
た場合でも安定した周波数特性を得ることが可能になる
という作用を有する。
１記載の発明において、導電性粒子は、コア材と、この
コア材の表面に成膜された導電接合部材とからなる導電
性粒子であり、導電性粒子と入出力電極、および導電性
粒子と突起電極とが何れも面接触となるので、導電性粒
子の接触抵抗の変動が防止され、回路周波数が高速化し
た場合でも安定した周波数特性を得ることが可能になる
という作用を有する。
【００２３】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
３記載の発明において、コア材は絶縁性接着樹脂の軟化
・硬化温度より高い軟化・硬化温度を有し、導電接合部
材は絶縁性接着樹脂の軟化・硬化温度の少なくとも一方
と同程度の軟化・硬化温度を有する導電性粒子であり、
半導体装置を実装基板に加熱・加圧する際に導電性粒子
のコア材がストッパとなって導電性粒子が過大変形する
ことが防止されるので、安定した面接触を得ることが可
能になるという作用を有する。
３記載の発明において、コア材は絶縁性接着樹脂の軟化
・硬化温度より高い軟化・硬化温度を有し、導電接合部
材は絶縁性接着樹脂の軟化・硬化温度の少なくとも一方
と同程度の軟化・硬化温度を有する導電性粒子であり、
半導体装置を実装基板に加熱・加圧する際に導電性粒子
のコア材がストッパとなって導電性粒子が過大変形する
ことが防止されるので、安定した面接触を得ることが可
能になるという作用を有する。
【００２４】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１〜４の何れか一項に記載の導電性粒子により半導体装
置と実装基板とが相互に電気的に接続されてた半導体ユ
ニットであり、導電性粒子と入出力電極、および導電性
粒子と突起電極とが何れも面接触となるので、導電性粒
子の接触抵抗の変動が防止され、回路周波数が高速化し
た場合でも安定した周波数特性を得ることが可能になる
という作用を有する。
１〜４の何れか一項に記載の導電性粒子により半導体装
置と実装基板とが相互に電気的に接続されてた半導体ユ
ニットであり、導電性粒子と入出力電極、および導電性
粒子と突起電極とが何れも面接触となるので、導電性粒
子の接触抵抗の変動が防止され、回路周波数が高速化し
た場合でも安定した周波数特性を得ることが可能になる
という作用を有する。
【００２５】本発明の請求項６に記載の発明は、入出力
電極が形成され、１〜４の何れか一項に記載の導電性粒
子が絶縁性接着樹脂に分散されてなる異方導電性フィル
ムが貼着された実装基板を用意し、集積回路が作り込ま
れて突起電極が形成された半導体装置を用意し、半導体
装置の突起電極を実装基板の入出力電極に位置合わせし
て半導体装置を実装基板に重ね合わせ、半導体装置を実
装基板に加熱しながら加圧して導電性粒子を突起電極と
入出力電極とに対して面接触した状態で押し潰して突起
電極と入出力電極とを電気的に接合する半導体装置の実
装方法であり、導電性粒子と入出力電極、および導電性
粒子と突起電極とが何れも面接触となるので、導電性粒
子の接触抵抗の変動が防止され、回路周波数が高速化し
た場合でも安定した周波数特性を得ることが可能になる
という作用を有する。
電極が形成され、１〜４の何れか一項に記載の導電性粒
子が絶縁性接着樹脂に分散されてなる異方導電性フィル
ムが貼着された実装基板を用意し、集積回路が作り込ま
れて突起電極が形成された半導体装置を用意し、半導体
装置の突起電極を実装基板の入出力電極に位置合わせし
て半導体装置を実装基板に重ね合わせ、半導体装置を実
装基板に加熱しながら加圧して導電性粒子を突起電極と
入出力電極とに対して面接触した状態で押し潰して突起
電極と入出力電極とを電気的に接合する半導体装置の実
装方法であり、導電性粒子と入出力電極、および導電性
粒子と突起電極とが何れも面接触となるので、導電性粒
子の接触抵抗の変動が防止され、回路周波数が高速化し
た場合でも安定した周波数特性を得ることが可能になる
という作用を有する。
【００２６】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図４を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。
から図４を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。
【００２７】図１は本発明の一実施の形態における半導
体装置と実装基板との接続プロセスを連続して示す要部
断面図、図２は図１の半導体装置に設けられた突起電極
の形成プロセスの一部を連続して示す要部断面図、図３
は図１の半導体装置に設けられた突起電極の形成プロセ
スの他の一部を連続して示す要部断面図、図４は図１の
半導体装置と実装基板とを電気的に接続する導電性粒子
の一例を示す要部断面図である。
体装置と実装基板との接続プロセスを連続して示す要部
断面図、図２は図１の半導体装置に設けられた突起電極
の形成プロセスの一部を連続して示す要部断面図、図３
は図１の半導体装置に設けられた突起電極の形成プロセ
スの他の一部を連続して示す要部断面図、図４は図１の
半導体装置と実装基板とを電気的に接続する導電性粒子
の一例を示す要部断面図である。
【００２８】本実施の形態の半導体ユニットは、集積回
路の形成された半導体装置と配線層の形成された実装基
板とが異方導電性フィルムによって電気的および機械的
に接続されたものである。
路の形成された半導体装置と配線層の形成された実装基
板とが異方導電性フィルムによって電気的および機械的
に接続されたものである。
【００２９】このような半導体ユニットは、図１に示す
ように、先ず、絶縁性接着樹脂３に対して絶縁性を損な
わない程度にボール状の導電性粒子４が少量分散された
ものからなる異方導電性フィルム５を、入出力電極１を
有する実装基板２の上に貼り付ける（図１（ａ））。導
電性粒子４は、絶縁性接着樹脂３の軟化・硬化温度と同
等となっており、その直径はたとえば５μｍ程度であ
り、１００μｍ3にたとえば２５個程度が混入されてい
る。
ように、先ず、絶縁性接着樹脂３に対して絶縁性を損な
わない程度にボール状の導電性粒子４が少量分散された
ものからなる異方導電性フィルム５を、入出力電極１を
有する実装基板２の上に貼り付ける（図１（ａ））。導
電性粒子４は、絶縁性接着樹脂３の軟化・硬化温度と同
等となっており、その直径はたとえば５μｍ程度であ
り、１００μｍ3にたとえば２５個程度が混入されてい
る。
【００３０】ここで、突起電極７は、図２に示すよう
に、たとえば１５０℃〜３００℃に加熱されたステージ
９上に半導体装置６を真空吸着により固定し、公知のワ
イヤボンディング技術による最初のボンディングプロセ
スと同様の技術を用いて形成される。つまり、放電によ
りワイヤ１４の先端にボール１４ａを形成し（図２
（ａ））、これをキャピラリ１３により半導体装置６に
形成されたアルミ電極８上に熱圧着する（図２
（ｃ））。そして、ワイヤ１４ごとキャピラリ１３を引
き上げて切断すると、突起電極７が形成されるというも
のである。
に、たとえば１５０℃〜３００℃に加熱されたステージ
９上に半導体装置６を真空吸着により固定し、公知のワ
イヤボンディング技術による最初のボンディングプロセ
スと同様の技術を用いて形成される。つまり、放電によ
りワイヤ１４の先端にボール１４ａを形成し（図２
（ａ））、これをキャピラリ１３により半導体装置６に
形成されたアルミ電極８上に熱圧着する（図２
（ｃ））。そして、ワイヤ１４ごとキャピラリ１３を引
き上げて切断すると、突起電極７が形成されるというも
のである。
【００３１】なお、このようにして半導体装置６のアル
ミ電極８上に形成された数多くの突起電極７は、このま
まではその高さがそれぞれ微妙に異なる。すると、実装
基板２に機械的に接続した際に、実装基板２上の入出力
電極１に接触する突起電極７と実装基板２上の入出力電
極１に届かない突起電極７とが存在して両者の電気的な
接続を信頼性良く行うことができなくなる。
ミ電極８上に形成された数多くの突起電極７は、このま
まではその高さがそれぞれ微妙に異なる。すると、実装
基板２に機械的に接続した際に、実装基板２上の入出力
電極１に接触する突起電極７と実装基板２上の入出力電
極１に届かない突起電極７とが存在して両者の電気的な
接続を信頼性良く行うことができなくなる。
【００３２】そこで、これらの高さの異なる突起電極７
の高さを一定の許容範囲内に揃えるために、図３（ａ）
に示すように、１つの半導体装置６に形成された全ての
突起電極７を、図３（ｂ）に示すように、レベリングス
テージ１０に押さえ付けてレベリングを行う。
の高さを一定の許容範囲内に揃えるために、図３（ａ）
に示すように、１つの半導体装置６に形成された全ての
突起電極７を、図３（ｂ）に示すように、レベリングス
テージ１０に押さえ付けてレベリングを行う。
【００３３】このようにして突起電極７のレベリングを
行った半導体装置６を、既に異方導電性フィルム５の貼
り付けられた実装基板２上に位置決めして重ね合わせる
（図１（ａ））。
行った半導体装置６を、既に異方導電性フィルム５の貼
り付けられた実装基板２上に位置決めして重ね合わせる
（図１（ａ））。
【００３４】そして、加熱と加圧とを同時に行い（図１
（ｃ））、突起電極７と入出力電極１との間の距離を導
電性粒子４の直径以下に維持した状態で絶縁性接着樹脂
３を硬化させる（図１（ｄ））。
（ｃ））、突起電極７と入出力電極１との間の距離を導
電性粒子４の直径以下に維持した状態で絶縁性接着樹脂
３を硬化させる（図１（ｄ））。
【００３５】このときの絶縁性接着樹脂３と導電性粒子
４の軟化・硬化メカニズムを、絶縁性接着樹脂３と導電
性粒子４の両方に熱硬化性樹脂を用いた場合で説明す
る。但し、少なくとも何れか一方に熱可塑性樹脂を用い
ることもできる。
４の軟化・硬化メカニズムを、絶縁性接着樹脂３と導電
性粒子４の両方に熱硬化性樹脂を用いた場合で説明す
る。但し、少なくとも何れか一方に熱可塑性樹脂を用い
ることもできる。
【００３６】熱硬化性樹脂とは、初めはそれほど大きく
ない分子が加熱によって流動的になるとともに、分子間
の化学反応が行われて高分子化合物となって網状の三次
元構造となり、一旦硬化したならば、熱を加えても分子
の自由な動きが出来ないので軟化しない樹脂である。一
方、熱可塑性樹脂とは、線状の高分子であり、加熱・冷
却により溶融・固化が可逆的に行われる樹脂である。
ない分子が加熱によって流動的になるとともに、分子間
の化学反応が行われて高分子化合物となって網状の三次
元構造となり、一旦硬化したならば、熱を加えても分子
の自由な動きが出来ないので軟化しない樹脂である。一
方、熱可塑性樹脂とは、線状の高分子であり、加熱・冷
却により溶融・固化が可逆的に行われる樹脂である。
【００３７】まず、図１（ｃ）に示す加熱・圧着時にお
いて、導電性粒子４と絶縁性接着樹脂３の軟化温度以上
の温度でこれらを加熱することにより、導電性粒子４と
絶縁性接着樹脂３が軟化する（換言すると、物質の境界
を保っているが容易に変形し得る状態を指す）。この状
態で半導体装置６に加圧することで、導電性粒子４と入
出力電極１との間、および導電性粒子４と突起電極７と
の間に存在する絶縁性接着樹脂３が流れ出し、導電性粒
子４と入出力電極１、および導電性粒子４と突起電極７
とが接触する。そして、さらに加圧を続けることで導電
性粒子４は押し潰されるが、導電性粒子４は軟化状態に
あるために、この導電性粒子４は入出力電極１および突
起電極７に対して面接触となるように太鼓型に変形す
る。
いて、導電性粒子４と絶縁性接着樹脂３の軟化温度以上
の温度でこれらを加熱することにより、導電性粒子４と
絶縁性接着樹脂３が軟化する（換言すると、物質の境界
を保っているが容易に変形し得る状態を指す）。この状
態で半導体装置６に加圧することで、導電性粒子４と入
出力電極１との間、および導電性粒子４と突起電極７と
の間に存在する絶縁性接着樹脂３が流れ出し、導電性粒
子４と入出力電極１、および導電性粒子４と突起電極７
とが接触する。そして、さらに加圧を続けることで導電
性粒子４は押し潰されるが、導電性粒子４は軟化状態に
あるために、この導電性粒子４は入出力電極１および突
起電極７に対して面接触となるように太鼓型に変形す
る。
【００３８】このまま加熱を続けて所定の温度にまで達
すると、導電性粒子４および絶縁性接着樹脂３とも硬化
を始める。そして、前述した形状のまま、すなわち導電
性粒子４が入出力電極１と突起電極７とに面接触して潰
れたままで硬化する。
すると、導電性粒子４および絶縁性接着樹脂３とも硬化
を始める。そして、前述した形状のまま、すなわち導電
性粒子４が入出力電極１と突起電極７とに面接触して潰
れたままで硬化する。
【００３９】ここで、導電性粒子４には、絶縁性接着樹
脂３の線膨張係数より小さい線膨張係数を有する材料が
用いられていることが望ましい。導電性粒子４の線膨張
係数の方が小さいと、絶縁性接着樹脂３と導電性粒子４
とが硬化した後の冷却時における収縮量が線膨張係数の
大きい絶縁性接着樹脂３の方が大きいため、導電性粒子
４が太鼓型に硬化した後さらに絶縁性接着樹脂３により
押し潰され、この弾性変形による内部応力が入出力電極
１と突起電極７に対して反発力として作用するからであ
る。そして、実装基板２と半導体装置６とが相対的に位
置を変えても、この反発力により導電性粒子４が入出力
電極１と突起電極７とに追従するため、信頼性の高い電
気的接触を確保することが可能となる。
脂３の線膨張係数より小さい線膨張係数を有する材料が
用いられていることが望ましい。導電性粒子４の線膨張
係数の方が小さいと、絶縁性接着樹脂３と導電性粒子４
とが硬化した後の冷却時における収縮量が線膨張係数の
大きい絶縁性接着樹脂３の方が大きいため、導電性粒子
４が太鼓型に硬化した後さらに絶縁性接着樹脂３により
押し潰され、この弾性変形による内部応力が入出力電極
１と突起電極７に対して反発力として作用するからであ
る。そして、実装基板２と半導体装置６とが相対的に位
置を変えても、この反発力により導電性粒子４が入出力
電極１と突起電極７とに追従するため、信頼性の高い電
気的接触を確保することが可能となる。
【００４０】なお、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹
脂を用いた場合には、加熱・加圧による軟化・変形まで
は熱硬化性樹脂を用いた場合と同様のメカニズムであ
り、冷却により硬化が始まり、導電性粒子４は太鼓形状
に変形したままで硬化する。
脂を用いた場合には、加熱・加圧による軟化・変形まで
は熱硬化性樹脂を用いた場合と同様のメカニズムであ
り、冷却により硬化が始まり、導電性粒子４は太鼓形状
に変形したままで硬化する。
【００４１】このように、本実施の形態によれば、導電
性粒子４と入出力電極１、および導電性粒子４と突起電
極７とが何れも面接触となるので、半導体装置６の突起
電極７と実装基板２の入出力電極１とを電気的に接続す
る導電性粒子４の接触抵抗の変動が防止される。これに
より、回路周波数が高速化した場合でも安定した周波数
特性を得ることが可能になる。
性粒子４と入出力電極１、および導電性粒子４と突起電
極７とが何れも面接触となるので、半導体装置６の突起
電極７と実装基板２の入出力電極１とを電気的に接続す
る導電性粒子４の接触抵抗の変動が防止される。これに
より、回路周波数が高速化した場合でも安定した周波数
特性を得ることが可能になる。
【００４２】なお、本願においては、導電性粒子４と絶
縁性接着樹脂３がともに硬化した後の導電性粒子４が、
入出力電極１と突起電極７とに対して面接触して潰れて
いることにより前述した作用効果を奏するものであり、
したがって、導電性粒子４が軟化したときの形状はどの
ようなものであってもよい。
縁性接着樹脂３がともに硬化した後の導電性粒子４が、
入出力電極１と突起電極７とに対して面接触して潰れて
いることにより前述した作用効果を奏するものであり、
したがって、導電性粒子４が軟化したときの形状はどの
ようなものであってもよい。
【００４３】ここで、前述のように導電性粒子４と絶縁
性接着樹脂３には、共に熱硬化性樹脂を用いても、共に
熱可塑性樹脂を用いても、さらには一方に熱硬化性樹脂
を用いて他方に熱可塑性樹脂を用いてもよい。
性接着樹脂３には、共に熱硬化性樹脂を用いても、共に
熱可塑性樹脂を用いても、さらには一方に熱硬化性樹脂
を用いて他方に熱可塑性樹脂を用いてもよい。
【００４４】また、導電性粒子４は、図４に示すよう
に、絶縁性接着樹脂３の軟化・硬化温度よりも高い軟化
・硬化温度を有するコア材１１の表面に、絶縁性接着樹
脂３の軟化・硬化温度の少なくとも一方と同程度の軟化
・硬化温度を有する導電接合部材１２が成膜された二重
構造で構成してもよい。これによれば、半導体装置６を
実装基板２に加熱・加圧する際に導電性粒子４のコア材
１１がストッパとなって導電性粒子４が過大変形するこ
とが防止されるので、安定した面接触を得ることが可能
になる。
に、絶縁性接着樹脂３の軟化・硬化温度よりも高い軟化
・硬化温度を有するコア材１１の表面に、絶縁性接着樹
脂３の軟化・硬化温度の少なくとも一方と同程度の軟化
・硬化温度を有する導電接合部材１２が成膜された二重
構造で構成してもよい。これによれば、半導体装置６を
実装基板２に加熱・加圧する際に導電性粒子４のコア材
１１がストッパとなって導電性粒子４が過大変形するこ
とが防止されるので、安定した面接触を得ることが可能
になる。
【００４５】なお、本発明において、導電性粒子４の軟
化・硬化温度は絶縁性接着樹脂３の軟化・硬化温度や加
熱時における半田融点温度などに対して、また導電性粒
子４が二重構造の場合にはコア材１１の軟化・硬化温度
は導電接合部材１２や絶縁性接着樹脂３の軟化・硬化温
度あるいは加熱時における半田融点温度などに対して特
定の関係を有していなくてもよく、これらと同時にある
いは時間的なずれを持って軟化・硬化を開始すれば足り
る。
化・硬化温度は絶縁性接着樹脂３の軟化・硬化温度や加
熱時における半田融点温度などに対して、また導電性粒
子４が二重構造の場合にはコア材１１の軟化・硬化温度
は導電接合部材１２や絶縁性接着樹脂３の軟化・硬化温
度あるいは加熱時における半田融点温度などに対して特
定の関係を有していなくてもよく、これらと同時にある
いは時間的なずれを持って軟化・硬化を開始すれば足り
る。
【００４６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、導電性
粒子と入出力電極、および導電性粒子と突起電極とが何
れも面接触となるので、導電性粒子の接触抵抗の変動が
防止され、回路周波数が高速化した場合でも安定した周
波数特性を得ることが可能になるという有効な効果が得
られる。
粒子と入出力電極、および導電性粒子と突起電極とが何
れも面接触となるので、導電性粒子の接触抵抗の変動が
防止され、回路周波数が高速化した場合でも安定した周
波数特性を得ることが可能になるという有効な効果が得
られる。
【００４７】導電性粒子の線膨張係数を絶縁性接着樹脂
の線膨張係数より小さく設定すれば、硬化する絶縁性接
着樹脂により導電性粒子さらに押し潰されて導電性粒子
の内部応力が入出力電極と突起電極に対して反発力とし
て働くので、実装基板と半導体装置とが相対的に位置を
変えても導電性粒子が入出力電極と突起電極とに追従し
て信頼性の高い電気的接触を確保することが可能になる
という有効な効果が得られる。
の線膨張係数より小さく設定すれば、硬化する絶縁性接
着樹脂により導電性粒子さらに押し潰されて導電性粒子
の内部応力が入出力電極と突起電極に対して反発力とし
て働くので、実装基板と半導体装置とが相対的に位置を
変えても導電性粒子が入出力電極と突起電極とに追従し
て信頼性の高い電気的接触を確保することが可能になる
という有効な効果が得られる。
【００４８】導電性粒子を絶縁性接着樹脂の軟化・硬化
温度より高い軟化・硬化温度を有するコア材と絶縁性接
着樹脂の軟化・硬化温度の少なくとも一方と同程度の軟
化・硬化温度を有する導電接合部材とで構成すれば、半
導体装置を実装基板に加熱・加圧する際に導電性粒子の
コア材がストッパとなって導電性粒子が過大変形するこ
とが防止されるので、安定した面接触を得ることが可能
になるという有効な効果が得られる。
温度より高い軟化・硬化温度を有するコア材と絶縁性接
着樹脂の軟化・硬化温度の少なくとも一方と同程度の軟
化・硬化温度を有する導電接合部材とで構成すれば、半
導体装置を実装基板に加熱・加圧する際に導電性粒子の
コア材がストッパとなって導電性粒子が過大変形するこ
とが防止されるので、安定した面接触を得ることが可能
になるという有効な効果が得られる。
【図１】本発明の一実施の形態における半導体装置と実
装基板との接続プロセスを連続して示す要部断面図
装基板との接続プロセスを連続して示す要部断面図
【図２】図１の半導体装置に設けられた突起電極の形成
プロセスの一部を連続して示す要部断面図
プロセスの一部を連続して示す要部断面図
【図３】図１の半導体装置に設けられた突起電極の形成
プロセスの他の一部を連続して示す要部断面図
プロセスの他の一部を連続して示す要部断面図
【図４】図１の半導体装置と実装基板とを電気的に接続
する導電性粒子の一例を示す要部断面図
する導電性粒子の一例を示す要部断面図
【図５】従来の第１の方法での半導体装置のフリップチ
ップ実装技術を連続して示す要部断面図
ップ実装技術を連続して示す要部断面図
【図６】従来の第２の方法での半導体装置のフリップチ
ップ実装技術を連続して示す要部断面図
ップ実装技術を連続して示す要部断面図
１ 入出力電極 ２ 実装基板 ３ 絶縁性接着樹脂 ４ 導電性粒子 ５ 異方導電性フィルム ６ 半導体装置 ７ 突起電極 １１ コア材 １２ 導電接合部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 貴史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4M105 AA16 BB09 BB11 5E319 AA03 AB05 BB04 BB16 CC12
Claims (6)
- 【請求項１】絶縁性接着樹脂内に複数個分散され、集積
回路が作り込まれて突起電極が形成された半導体装置と
入出力電極が形成されて前記半導体装置が実装される実
装基板とを電気的に接続するボール状の導電性粒子であ
って、 前記半導体装置と前記実装基板とを加圧・加熱したとき
に、前記突起電極と前記入出力電極とに対して面接触し
た状態で押し潰され、 その後、前記突起電極および前記入出力電極に面接触し
た状態のままで硬化することを特徴とする導電性粒子。 - 【請求項２】前記導電性粒子の線膨張係数は前記絶縁性
接着樹脂の線膨張係数より小さく設定されていることを
特徴とする請求項１記載の導電性粒子。 - 【請求項３】前記導電性粒子は、コア材と、このコア材
の表面に成膜された導電接合部材とからなることを特徴
とする請求項１記載の導電性粒子。 - 【請求項４】前記コア材は前記絶縁性接着樹脂の軟化・
硬化温度より高い軟化・硬化温度を有し、前記導電接合
部材は前記絶縁性接着樹脂の軟化・硬化温度の少なくと
も一方と同程度の軟化・硬化温度を有することを特徴と
する請求項３記載の導電性粒子。 - 【請求項５】請求項１〜４の何れか一項に記載の導電性
粒子により前記半導体装置と前記実装基板とが相互に電
気的に接続されていることを特徴とする半導体ユニッ
ト。 - 【請求項６】入出力電極が形成され、前記１〜４の何れ
か一項に記載の導電性粒子が絶縁性接着樹脂に分散され
てなる異方導電性フィルムが貼着された実装基板を用意
し、 集積回路が作り込まれて突起電極が形成された半導体装
置を用意し、 前記半導体装置の前記突起電極を前記実装基板の入出力
電極に位置合わせして前記半導体装置を前記実装基板に
重ね合わせ、 前記半導体装置を前記実装基板に加熱しながら加圧して
前記導電性粒子を前記突起電極と前記入出力電極とに対
して面接触した状態で押し潰して前記突起電極と前記入
出力電極とを電気的に接合することを特徴とする半導体
装置の実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22003298A JP2000058585A (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 導電性粒子及び半導体装置の実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22003298A JP2000058585A (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 導電性粒子及び半導体装置の実装方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058585A true JP2000058585A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=16744871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22003298A Pending JP2000058585A (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 導電性粒子及び半導体装置の実装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000058585A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011166174A (ja) * | 2011-05-20 | 2011-08-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 接続方法、接続構造および電子機器 |
-
1998
- 1998-08-04 JP JP22003298A patent/JP2000058585A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011166174A (ja) * | 2011-05-20 | 2011-08-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 接続方法、接続構造および電子機器 |
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