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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- Wire Bonding (AREA)
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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