JP2000286298A - 電子部品の実装方法及びその装置 - Google Patents
電子部品の実装方法及びその装置Info
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- H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
Landscapes
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Abstract
とせず、導電粒子を有する異方性導電層を介在させて電
子部品を基板に生産性良くかつ高信頼性で接合する電子
部品実装方法及び装置を提供する。 【解決手段】 絶縁性樹脂中に導電粒子10aと無機フ
ィラー6fを含む異方性導電層10を介在させつつバン
プ3と基板電極5を位置合わせし、ヘッド8によりチッ
プ1を基板4に1バンプあたり20gf以上の加圧力に
より押圧して、チップと基板の反り矯正、バンプを押し
つぶしつつ絶縁性樹脂を硬化しチップと基板を接合す
る。
Description
ト基板(本明細書では、代表例として「基板」と称する
が、この「基板」にはインタポーザや電子部品が装着さ
れる他の部品などの被装着体を意味する。)に電子部品
例えばICチップや表面弾性波(SAW)デバイスなど
を単体(ICチップの場合にはベアIC)状態で実装す
る回路基板への電子部品の実装方法及びその装置及び上
記実装方法により上記電子部品が上記基板に実装された
電子部品ユニットに関するものである。
使用されるようになり、日増しにその性能が向上し、回
路基板上で用いられる周波数も高くなっており、インピ
ーダンスが低くなるフリップチップ実装は高周波を使用
する電子機器に適した実装方法となっている。また、携
帯機器の増加から、回路基板にICチップをパッケージ
ではなく裸のまま搭載するフリップチップ実装が求めら
れている。このために、ICチップそのまま単体で回路
基板に搭載したときのICチップや、電子機器及びフラ
ットパネルディスブレイへ実装したICチップには、一
定数の不良品が混在している。また、上記フリップチッ
プ以外にもCSP(Chip SizePackag
e)、BGA(Ball Grid Array)等が
用いられるようになってきている。
接合する方法(従来例1)としては特公平06−663
55号公報等により開示されたものがある。これを図1
5に示す。図15に示すように、バンプ73を形成した
ICチップ71にAgペースト74を転写して回路基板
76の電極75に接続したのちAgペースト74を硬化
し、その後、封止材78をICチップ71と回路基板7
6の間に流し込む方法が一般的に知られている。
合する方法(従来例2)として、図16に示される特公
昭62−6652号公報のように、異方性導電フィルム
80を使用するものであって、絶縁性樹脂83中に導電
性微片82を加えて構成する異方性導電接着剤層81を
セパレータ85から剥がして基板や液晶ディスプレイ8
4のガラスに塗布し、ICチップ86を熱圧着すること
によって、Auバンプ87の下以外のICチップ86の
下面と基板84の間に上記異方性導電接着剤層81が介
在している半導体チップの接続構造が、一般に知られて
いる。
塗布し、その上にICチップをマウントし加圧しなが
ら、UV照射することにより両者の間の樹脂を硬化し、
その収縮力により両者間のコンタクトを維持する方法
が、知られている。
フラットパッケージのようなICチップをリードフレー
ム上にダイボンディングし、ICチップの電極とリード
フレームをワイヤボンドしてつなぎ、樹脂成形してパッ
ケージを形成した後に、クリームハンダを回路基板に印
刷し、その上にフラットパッケージICを搭載しリフロ
ーするという工程を行うことにより、上記接合が行われ
ていた。これらのSMT(Surface Mount
Technology)といわれる工法では、ICを
パッケージにする工程が長く、IC部品の生産に時間を
要し、また、回路基板を小型化するのが困難であった。
例えばICチップは、フラットパックに封止された状態
では、ICチップの約4〜10倍程度の面積を必要とす
るため、小型化を妨げる要因となっていた。
にICチップを裸の状態でダイレクトに基板に搭載する
フリップチップ工法が最近では用いられるようになって
きた。このフリップチップ工法は、ICチップへのバン
プ形成、バンプレベリング、Ag・Pdペースト転写、
実装、検査、封止樹脂による封止、検査とを行うスタッ
ド・バンプ・ボンディング(SBB)や、ICチップへ
のバンプ形成と基板へのUV硬化樹脂塗布とを並行して
行い、その後、実装、樹脂のUV硬化、検査を行うUV
樹脂接合のような多くの工法が開発されている。
おいてもICチップのバンプと基板の電極を接合するペ
ーストの硬化や封止樹脂の塗布硬化に時間がかかり生産
性が悪いという欠点を有していた。また、回路基板とし
て、反り量を管理されたセラミックやガラスを用いる必
要が有り、高価となる欠点を有していた。
接合材に用いる工法においては、その転写量を安定化す
るために、ICチップのバンプはレベリングして、平坦
化してから用いる必要があった。
による接合構造においては、回路基板の基材としてガラ
スを用いるものが開発されているが、ICチップ側電極
と基板側電極との間の電気的導通のために導電粒子を両
電極間に挟み込む必要があるため、導電性接着剤中の導
電粒子を均一に分散することが必要となるが、導電性接
着剤中の導電粒子を均一に分散することが困難であり、
粒子の分散異常によりショートの原因になったり、導電
性接着剤が高価であったり、バンプの高さをそろえる為
に、ICチップの電極のバンプは電気メッキにより形成
しなければならなかったりした。
いて接合する方法においては、バンプの高さバラツキを
±1(μm)以下にしなければならず、また、樹脂基板
(ガラスエポキシ基板)等の平面度の悪い基板には接合
することができないといった問題があった。また、ハン
ダを用いる方法においても、接合後に基板とICチップ
の熱膨張収縮差を緩和する為に封止樹脂を流し込み硬化
する必要があった。この樹脂封止の硬化には、2〜8時
間の時間を必要とし、生産性がきわめて悪いといった問
題があった。
することにあって、回路基板と電子部品を接合した後
に、電子部品と基板の間に流し込む封止樹脂工程やバン
プの高さを一定に揃えるバンプレベリング工程を必要と
せず、導電粒子を有する異方性導電層を介在させて電子
部品を基板に生産性良くかつ高信頼性で接合する回路基
板への電子部品の実装方法及び装置及び上記実装方法に
より上記電子部品が上記基板に実装された電子部品ユニ
ットを提供することにある。
に、本発明は以下のように構成する。
ィングと同様に金属線の先端に電気スパークによりボー
ルを形成し、上記形成されたボールをキャピラリーによ
り電子部品の電極に超音波熱圧着してバンプを形成し、
無機フィラーを配合した絶縁性樹脂に導電粒子を配合し
た異方性導電層を介在させながら、上記電子部品の上記
電極と回路基板の電極とを位置合わせして上記電子部品
を上記基板に搭載し、その後、上記電子部品側から加熱
しながら、又は基板側から加熱しながら、又は、上記電
子部品側と上記基板側の両方から加熱しながら、ツール
により上記電子部品を上記回路基板に1バンプあたり2
0gf以上の加圧力により押圧し、上記基板の反りの矯
正と上記バンプを押しつぶしながら、上記電子部品と上
記回路基板の間に介在する上記異方性導電層の上記絶縁
性樹脂を硬化して、上記電子部品と上記回路基板を接合
して上記電子部品の上記電極と上記回路基板の上記電極
を電気的に接続するようにしたことを特徴とする電子部
品の実装方法を提供する。
形成したのち、上記異方性導電層を介在させながら、上
記電子部品の上記電極と上記回路基板の上記電極とを位
置合わせして上記電子部品を上記基板に搭載する前に、
上記形成されたバンプを、一度、20gf以下の荷重で
押圧して上記バンプのネック部分の倒れを防止するよう
に先端を整えるようにした第1態様に記載の電子部品の
実装方法を提供する。
電層の上記絶縁性樹脂が絶縁性熱硬化性エポキシ樹脂で
あり、この絶縁性熱硬化性エポキシ樹脂に配合する上記
無機フィラーの量は上記絶縁性熱硬化性エポキシ樹脂の
5〜90wt%である第1又は2態様に記載の電子部品
の実装方法を提供する。
電層の上記絶縁性樹脂は当初上記基板に塗布する際に液
体であり、上記基板に塗布後、上記基板を炉内に入れて
上記塗布された絶縁性樹脂の液体を硬化させることによ
り、又は、加熱されたツールにより上記塗布された絶縁
性樹脂の液体を押圧することにより、半固体化したの
ち、上記電子部品を上記基板に搭載する第1〜3のいず
れかの態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
ィングと同様に金属線の先端に電気スパークによりボー
ルを形成し、上記形成されたボールをキャピラリーによ
り電子部品の電極に超音波熱圧着して金バンプを形成
し、上記形成されたバンプをレベリングせずに、無機フ
ィラーを配合した絶縁性樹脂に導電粒子を配合した異方
性導電層を介在させながら、上記電子部品の上記電極と
回路基板の電極とを位置合わせして上記電子部品を上記
基板に搭載し、その後、ツールにより上記電子部品の上
面側から荷重を印加して上記金バンプのネック部分の倒
れを防止するように先端を整えるとともに超音波を印加
して上記金バンプと上記基板の上記電極とを金属接合
し、次に、上記電子部品の上記上面側から加熱しなが
ら、又は、上記基板側から加熱しながら、又は、上記電
子部品側と上記基板側の両方から加熱しながら、上記電
子部品を上記回路基板に1バンプあたり20gf以上の
加圧力により押圧し、上記基板の反りの矯正と上記バン
プを押しつぶしながら、上記電子部品と上記回路基板の
間に介在する上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂を硬化
して、上記電子部品と上記回路基板を接合して上記電子
部品の上記電極と上記回路基板の上記電極を電気的に接
続するようにしたことを特徴とする電子部品の実装方法
を提供する。
は複数の電極を有し、上記位置合わせの前に、上記回路
基板に、上記異方性導電層として、上記電子部品の上記
複数の電極を結んだ外形寸法より小さい形状寸法の固形
の異方性導電膜シートを貼り付けたのち上記位置合わせ
を行い、上記接合においては、上記異方性導電膜シート
を加熱しながら、上記電子部品を上記回路基板に加圧押
圧して、上記回路基板の反りの矯正を同時に行いなが
ら、上記電子部品と上記回路基板の間に介在する上記絶
縁性樹脂を硬化して、上記電子部品と上記回路基板を接
合するようにした第1〜5のいずれかの態様に記載の電
子部品の実装方法を提供する。
上記電子部品上に形成する際にワイヤボンディングと同
様に金属線の先端に電気スパークにより金ボールを形成
するとき、チャムファー角を100°以下とし、かつ、
上記金ボールと接する部分に平らな部位を設けない先端
形状を有する上記キャピラリーにより、先端が大略円錐
状の上記金バンプを上記電子部品の上記電極に形成する
第1〜6のいずれかの態様に記載の電子部品の実装方法
を提供する。
ィングと同様に金属線の先端に電気スパークによりボー
ルを形成し、上記形成されたボールをキャピラリーによ
り電子部品の電極にバンプを形成し、上記形成されたバ
ンプをレベリングせずに、無機フィラーを配合した絶縁
性樹脂に導電粒子を配合した異方性導電層を介在させな
がら、上記電子部品の上記電極と回路基板の電極とを位
置合わせして上記電子部品を上記基板に搭載し、その
後、所定温度に加熱されたツールにより上記電子部品の
上面から加熱しながら、加圧力として上記電子部品を上
記回路基板に圧力P1により押圧して上記基板の反りの
矯正を行いながら、上記電子部品と上記回路基板の間に
介在する上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂を硬化し、
その後、所定時間後、上記加圧力を上記圧力P1より低
い圧力P2に降下させて上記異方性導電層の上記絶縁性
樹脂の硬化時の応力を緩和しながら、上記電子部品と上
記回路基板を接合して上記電子部品の上記電極と上記回
路基板の上記電極を電気的に接続するようにしたことを
特徴とする電子部品の実装方法を提供する。
は20gf/バンプ以上、上記圧力P2は上記圧力P1
の1/2以下とする第8態様に記載の電子部品の実装方
法を提供する。
ーを配合した絶縁性樹脂に導電粒子を配合した異方性導
電層を、回路基板の電極又は電子部品に貼り付ける装置
と、上記電子部品の電極にワイヤボンディングと同様に
金属線の先端に電気スパークによりボールを形成し、こ
れをキャピラリーにより上記基板の上記電極に超音波熱
圧着して形成してレベリングしないバンプを形成する装
置と、上記電子部品を上記回路基板の上記電極に位置合
わせして搭載する装置と、ツールにより、加熱しなが
ら、上記電子部品を上記回路基板に1バンプあたり20
gf以上の加圧力により押圧し、上記基板の反りの矯正
を行いながら、上記電子部品と上記回路基板の間に介在
する上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂を硬化して、上
記電子部品と上記回路基板を接合して上記電子部品の上
記電極と上記回路基板の上記電極を電気的に接続する装
置とを備えるようにしたことを特徴とする電子部品の実
装装置を提供する。
導電層の上記絶縁性樹脂が絶縁性熱硬化性エポキシ樹脂
であり、この絶縁性熱硬化性エポキシ樹脂に配合する上
記無機フィラーの量は上記絶縁性熱硬化性エポキシ樹脂
の5〜90wt%である第10態様に記載の電子部品の
実装装置を提供する。
導電層の上記絶縁性樹脂は液体であり、上記絶縁性樹脂
の液体を上記基板に塗布するディスペンサと、該ディス
ペンサにより上記基板に塗布された上記絶縁性樹脂の液
体を、上記塗布された基板を挿入して硬化させて上記絶
縁性樹脂を半固体化する炉とを備えるようにした第10
又は11態様に記載の電子部品の実装装置を提供する。
導電層の上記絶縁性樹脂は液体であり、上記絶縁性樹脂
の液体を上記基板に塗布するディスペンサと、該ディス
ペンサにより上記基板に塗布された上記絶縁性樹脂の液
体を押圧して上記絶縁性樹脂を半固体化する装置とを備
える第10又は11態様に記載の電子部品の実装装置を
提供する。
ーを配合した絶縁性樹脂に導電粒子を配合した異方性導
電層を、回路基板の電極又は電子部品に貼り付ける装置
と、上記電子部品の電極にワイヤボンディングと同様に
金属線の先端に電気スパークによりボールを形成し、こ
れをキャピラリーにより上記基板の上記電極に超音波熱
圧着して形成してレベリングしない金バンプを形成する
装置と、上記電子部品を上記回路基板の上記電極に位置
合わせして搭載する装置と、ツールにより上記電子部品
の上面から荷重を印加して上記金バンプのネック部分の
倒れを防止するように先端を整えるとともに超音波を印
加して上記金バンプと上記基板の上記電極とを金属接合
する装置と、ツールにより加熱しながら、上記電子部品
を上記回路基板に1バンプあたり20gf以上の加圧力
により押圧し、上記基板の反りの矯正を行うとともに上
記バンプを押しつぶしながら、上記電子部品と上記回路
基板の間に介在する上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂
を硬化して、上記電子部品と上記回路基板を接合して上
記電子部品の上記電極と上記回路基板の上記電極を電気
的に接続する装置とを備えるようにしたことを特徴とす
る電子部品の実装装置を提供する。
わせの前に、上記回路基板に、上記異方性導電層とし
て、上記電子部品の電極を結んだ外形寸法より小さい形
状寸法の固形の異方性導電膜シートを貼り付ける装置
と、この後、上記回路基板と電子部品の位置合わせを行
い装着する装置と、接合においては、上記異方性導電膜
シートを加熱しながら、上記電子部品を上記回路基板に
加圧押圧して、上記回路基板の反りの矯正を同時に行い
ながら、上記電子部品と上記回路基板の間に介在する上
記異方性導電膜シートを硬化して、上記電子部品と上記
回路基板を接合する装置を具備する第10〜13のいず
れかの態様に記載の電子部品の実装装置を提供する。
ルを形成する装置は、上記金ボールと接する部分に平ら
な部位を設けない先端形状を有するとともにチャムファ
ー角が100°以下となる上記キャピラリーを有して、
該キャピラリーにより、先端が大略円錐状の上記金バン
プを上記電子部品の上記電極に形成する第10〜15の
いずれかの態様に記載の電子部品の実装装置を提供す
る。
ーを配合した絶縁性樹脂に導電粒子を配合した異方性導
電層を回路基板又は電子部品に貼り付ける装置と、上記
電子部品の電極にワイヤボンディング同様に金属線の先
端に電気スパークによりボールを形成し、これをキャピ
ラリーにより上記基板の上記電極に形成してレベリング
しないバンプを形成する装置と、上記電子部品を上記回
路基板の上記電極に位置合わせして搭載する装置と、所
定温度に加熱されたツールにより、上記電子部品の上面
から加熱しながら、加圧力として上記電子部品を上記回
路基板に圧力P1により押圧して上記基板の反りの矯正
を行いながら、上記電子部品と上記回路基板の間に介在
する上記絶縁性樹脂を硬化し、その後、所定時間後、上
記加圧力を上記圧力P1より低い圧力P2に降下させて
上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂の硬化時の応力を緩
和しながら上記電子部品と上記回路基板を接合して上記
電子部品の上記電極と上記回路基板の上記電極を電気的
に接続する装置とを備えるようにしたことを特徴とする
電子部品の実装装置を提供する。
1は20gf/バンプ以上、上記圧力P2は上記圧力P
1の1/2以下とする第17態様に記載の電子部品の実
装装置を提供する。
導電層の上記絶縁性樹脂に配合する上記無機フィラーの
平均粒径が3μm以上であることを特徴とする第1〜3
のいずれかの態様に記載の電子部品の実装方法を提供す
る。
導電層の上記絶縁性樹脂に配合する上記無機フィラー
は、異なる平均粒径を持つ複数種類の無機フィラーであ
る第1〜3,19のいずれかの態様に記載の電子部品の
実装方法を提供する。
導電層の上記絶縁性樹脂に配合する上記無機フィラー
は、複数の異なる平均粒径を持つ少なくとも2種類の無
機フィラーであって、上記少なくとも2種類の無機フィ
ラーのうちの一方の無機フィラーの平均粒径は、上記少
なくとも2種類の無機フィラーのうちの他方の無機フィ
ラーの平均粒径の2倍以上異なっている第1〜3,19
のいずれかの態様に記載の電子部品の実装方法を提供す
る。
導電層の上記絶縁性樹脂に配合する上記無機フィラー
は、複数の異なる平均粒径を持つ少なくとも2種類の無
機フィラーであって、上記少なくとも2種類の無機フィ
ラーのうちの一方の無機フィラーは3μmを超える平均
粒径を持ち、上記少なくとも2種類の無機フィラーのう
ちの他方の無機フィラーは3μm以下の平均粒径を持つ
第1〜3,19のいずれかの態様に記載の電子部品の実
装方法を提供する。
導電層の上記絶縁性樹脂に配合する上記無機フィラー
は、複数の異なる平均粒径を持つ少なくとも2種類の無
機フィラーであって、上記少なくとも2種類の無機フィ
ラーのうちの平均粒径の大きい一方の無機フィラーは上
記絶縁性樹脂と同一材料からなることにより、応力緩和
作用を奏する第1〜3,19のいずれかの態様に記載の
電子部品の実装方法を提供する。
導電層の上記絶縁性樹脂に配合する上記無機フィラー
は、複数の異なる平均粒径を持つ少なくとも2種類の無
機フィラーであって、上記少なくとも2種類の無機フィ
ラーのうちの平均粒径の大きい一方の無機フィラーは上
記絶縁性樹脂であるエポキシ樹脂よりも柔らかく、上記
一方の無機フィラーが圧縮されることにより、応力緩和
作用を奏する第1〜3,19のいずれかの態様に記載の
電子部品の実装方法を提供する。
導電層は、上記電子部品又は上記基板のいずれか一方に
接触する部分が、他の部分よりも上記無機フィラー量が
少ないようにした第1〜3,19〜24のいずれかの態
様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
導電層は、上記電子部品又は上記基板のいずれか一方に
接触する部分に位置されかつ上記絶縁性樹脂と同一の絶
縁性樹脂に上記無機フィラーを配合した第1樹脂層と、
上記第1樹脂層に接触し、かつ、上記第1樹脂層よりも
上記無機フィラー量が少ない絶縁性樹脂で構成される第
2樹脂層とを備える第25態様に記載の電子部品の実装
方法を提供する。
導電層は、上記電子部品及び上記基板にそれぞれ接触す
る部分が、他の部分よりも上記無機フィラー量が少ない
ようにした第25態様に記載の電子部品の実装方法を提
供する。
導電層は、上記第1樹脂層の上記第2樹脂層とは反対側
に、上記第1樹脂層よりも上記無機フィラー量が少ない
絶縁性樹脂で構成される第3樹脂層をさらに備えて、上
記第1樹脂層と上記第3樹脂層は、それぞれ、上記電子
部品と上記基板に接触する第26態様に記載の電子部品
の実装方法を提供する。
品及び上記基板にそれぞれ接触する部分は、その上記無
機フィラー量が20wt%未満にする一方、上記他の部
分はその上記無機フィラー量が20wt%以上である第
27態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
脂層及び上記第3樹脂層のそれぞれは、その上記無機フ
ィラー量が20wt%未満にする一方、上記第2樹脂層
はその上記無機フィラー量が20wt%以上である第2
8態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
導電層は、上記電子部品又は上記基板のいずれか一方に
接触する部分から他の部分に向かって、上記無機フィラ
ー量が徐々に又は段階的に少なくなるようにした第1〜
3,19〜24のいずれかの態様に記載の電子部品の実
装方法を提供する。
導電層は、上記電子部品及び上記基板にそれぞれ接触す
る部分から他の部分に向かって、上記無機フィラー量が
徐々に又は段階的に少なくなるようにした第31態様に
記載の電子部品の実装方法を提供する。
品に接触する部分では、電子部品表面に用いられる膜素
材に対して密着性を向上させる絶縁性樹脂を用いる一
方、上記基板に接触する部分では、基板表面の材料に対
して密着性を向上させる絶縁性樹脂を用いるようにした
第25,27,29,31のいずれかの態様に記載の電
子部品の実装方法を提供する。
品に接触する上記樹脂層では、電子部品表面に用いられ
る膜素材に対して密着性を向上させる絶縁性樹脂を用い
る一方、上記基板に接触する上記樹脂層では、基板表面
の材料に対して密着性を向上させる絶縁性樹脂を用いる
ようにした第26,28,30,32のいずれかの態様
に記載の電子部品の実装方法を提供する。
導電層は、上記電子部品又は上記基板のいずれか一方に
接触する部分が、上記無機フィラーを配合しないように
した第1〜3,19〜24のいずれかの態様に記載の電
子部品の実装方法を提供する。
導電層は、上記電子部品又は上記基板のいずれか一方に
接触する部分に位置されかつ上記絶縁性樹脂と同一の絶
縁性樹脂に上記無機フィラーを配合した第1樹脂層と、
上記第1樹脂層に接触し、かつ、上記無機フィラーを配
合しない絶縁性樹脂で構成される第2樹脂層とを備える
第35態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
導電層は、上記電子部品及び上記基板にそれぞれ接触す
る部分が、上記無機フィラーを配合しないようにした第
35態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
導電層は、上記第1樹脂層の上記第2樹脂層とは反対側
に、上記無機フィラーを配合しない絶縁性樹脂で構成さ
れる第3樹脂層をさらに備えて、上記第1樹脂層と上記
第3樹脂層は、それぞれ、上記電子部品と上記基板に接
触する第36態様に記載の電子部品の実装方法を提供す
る。
品及び上記基板にそれぞれ接触する部分は、上記無機フ
ィラーを配合しないようにする一方、上記他の部分はそ
の上記無機フィラー量が20wt%以上である第37態
様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
脂層及び上記第3樹脂層のそれぞれは、上記無機フィラ
ーを配合しないようにする一方、上記第2樹脂層はその
上記無機フィラー量が20wt%以上である第38態様
に記載の電子部品の実装方法を提供する。
導電層は、上記電子部品及び上記基板に接触する部分に
位置されかつ上記無機フィラーを配合した絶縁性樹脂で
構成される第4樹脂層と、上記電子部品と上記基板との
中間部分に位置されかつ上記第4樹脂層よりも上記無機
フィラー量が少ない絶縁性樹脂で構成される第5樹脂層
とを備える第1〜3,19〜24のいずれかの態様に記
載の電子部品の実装方法を提供する。
導電層は、上記電子部品及び上記基板に接触する部分に
位置されかつ上記無機フィラーを配合した絶縁性樹脂で
構成される第4樹脂層と、上記電子部品と上記基板との
中間部分に位置されかつ上記無機フィラー量が含まれて
いない絶縁性樹脂で構成される第5樹脂層とを備える第
1〜3,19〜24のいずれかの態様に記載の電子部品
の実装方法を提供する。
導電層は、上記電子部品及び上記基板にそれぞれ接触す
る部分から、上記電子部品及び上記基板との中間部分に
向かって、上記無機フィラー量が徐々に少なくなるよう
にした第1〜3,19〜24のいずれかの態様に記載の
電子部品の実装方法を提供する。
導電層は、上記電子部品の近傍部分、次いで、上記基板
の近傍部分、次いで、上記電子部品の近傍部分と上記基
板の近傍部分との中間部分の順に上記無機フィラー量が
少ないようにした第1〜3,19〜24のいずれかの態
様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
導電層の上記電子部品の近傍部分と上記基板の近傍部分
とのそれぞれの無機フィラー量は、上記電子部品の上記
異方性導電層に接触する部分の線膨張係数と上記基板の
上記異方性導電層に接触する部分の線膨張係数とにそれ
ぞれ対応して配合されるようにした第43又は44態様
に記載の電子部品の実装方法を提供する。
電極に形成されたバンプを、絶縁性樹脂に無機フィラー
が配合されかつ硬化された異方性導電層を介在させかつ
上記バンプが押しつぶされた状態で、回路基板の電極に
接合されて上記電子部品の上記電極と上記回路基板の上
記電極を電気的に接続しており、上記異方性導電層は、
上記電子部品又は上記基板のいずれか一方に接触する部
分が、他の部分よりも上記無機フィラー量が少ないよう
にしたことを特徴とする電子部品ユニットを提供する。
電極に形成されたバンプを、絶縁性樹脂に無機フィラー
が配合されかつ硬化された異方性導電層を介在させかつ
上記バンプが押しつぶされた状態で、回路基板の電極に
接合されて上記電子部品の上記電極と上記回路基板の上
記電極を電気的に接続しており、上記異方性導電層は、
上記電子部品又は上記基板のいずれか一方に接触する部
分に位置されかつ上記絶縁性樹脂と同一の絶縁性樹脂に
上記無機フィラーを配合した第1樹脂層と、上記第1樹
脂層に接触し、かつ、上記第1樹脂層よりも上記無機フ
ィラー量が少ない絶縁性樹脂で構成される第2樹脂層と
を備えるようにしたことを特徴とする電子部品ユニット
を提供する。
を印加して上記金バンプと上記基板の上記電極とを金属
接合するとき、上記電子部品の上記上面側から加熱しな
がら、又は、上記基板側から加熱しながら、又は、上記
電子部品側と上記基板側の両方から加熱するようにした
第5の態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。本
発明の第49態様によれば、第1〜9,19〜45,4
8のいずれかの態様に記載の電子部品の実装方法により
上記電子部品が上記基板に実装された電子部品ユニット
を提供する。
はめっき又は印刷により形成したバンプである第1〜
9,19〜45のいずれかの態様に記載の電子部品の実
装方法を提供する。
はめっき又は印刷により形成したバンプである第46〜
49のいずれかの態様に記載の電子部品ユニットを提供
する。
導電層は、上記無機フィラーを配合した固形の絶縁性樹
脂に、上記無機フィラーの平均粒径より大きい平均直径
を有する導電粒子を配合した第1〜9,19〜45,5
0のいずれかの態様に記載の電子部品の実装方法を提供
する。
導電層は、上記無機フィラーを配合した固形の絶縁性樹
脂に、上記無機フィラーの平均粒径がより大きい平均直
径を有する導電粒子を配合した第10〜18のいずれか
の態様に記載の電子部品の実装装置を提供する。
導電層は、上記無機フィラーを配合した固形の絶縁性樹
脂に、上記無機フィラーの平均粒径がより大きい平均直
径を有する導電粒子を配合した第46〜49,51のい
ずれかの態様に記載の電子部品ユニットを提供する。本
発明の第55態様によれば、上記超音波を印加して上記
金バンプと上記基板の上記電極とを金属接合する装置
は、上記電子部品の上記上面側から、又は、上記基板側
から、又は、上記電子部品側と上記基板側の両方から加
熱する加熱部材を備えて、上記金属接合時に上記加熱部
材により加熱するようにした第14の態様に記載の電子
部品の実装装置を提供する。
態を図面に基づいて詳細に説明する。
形態にかかる電子部品の実装方法及びその装置の一例と
しての回路基板へのICチップの実装方法及びその実装
装置及び上記実装方法により上記ICチップが上記基板
に実装された電子部品ユニット若しくはモジュール例え
ば半導体装置を図1(A)から図14を参照しながら説
明する。
基板へのICチップ実装方法を図1(A)〜図4(C)
及び図6(A)〜(F)を用いて説明する。
ップ1においてICチップ1のAlパッド電極2にワイ
ヤボンディング装置により図3(A)〜図3(F)のご
とき動作によりバンプ(突起電極)3を形成する。すな
わち、図3(A)でホルダであるキャピラリー93から
突出したワイヤ95の下端にボール96を形成し、図3
(B)でワイヤ95を保持するキャピラリー93を下降
させ、ボール96をICチップ1の電極2に接合して大
略バンプ3の形状を形成し、図3(C)でワイヤ95を
下方に送りつつキャピラリー93の上昇を開始し、図3
(D)に示すような大略矩形のループ99にキャピラリ
ー93を移動させて図3(E)に示すようにバンプ3の
上部に湾曲部98を形成し、引きちぎることにより図1
(B),図3(F)に示すようなバンプ3を形成する。
あるいは、図3(B)でワイヤ95をキャピラリー93
でクランプして、キャピラリー93を上昇させて上方に
引き上げることにより、金属線、例えば、金ワイヤ(金
線)95(なお、金属線の例としては、スズ、アルミニ
ウム、銅、又はこれらの金属に微量元素を含有させた合
金のワイヤなどがあるが、以下の実施形態では代表例と
して金ワイヤ(金線)として記載する。)を引きちぎ
り、図3(G)のようなバンプ3の形状を形成するよう
にしてもよい。このように、ICチップ1の各電極2に
バンプ3を形成した状態を図1(B)に示す。
ンプ3が形成されたICチップ1を回路基板4へ装着す
るとき、異方性導電層の一例として、異方性導電膜(A
CF)シート10を介在させるものである。この異方性
導電膜シート10は、異方性導電膜シート10を構成す
る絶縁性熱硬化性の固形樹脂中の導電粒子10aの平均
直径より小さい平均直径の無機フィラー6fを含有す
る。例えば、図36に示すように、導電粒子10aの平
均直径を、従来のACFでの導電粒子10aの平均直径
1.0μmより小さい0.5μmとするとき、無機フィ
ラー6fの粒子の平均直径は3〜5μm程度とする。異
方性導電膜シート10に含まれる上記導電粒子10aと
して、ニッケル粉に金メッキを施したものを用いる。こ
のように構成することにより、基板側の電極5とICチ
ップ側のバンプ3との間での接続抵抗値を低下せしめる
ことができて尚好適である。
しくは、上記導電粒子10aの導電粒子本体10a−1
の外側に絶縁層10a−2でコートしたものを用い、導
電粒子10aの量を通常汎用されている異方性導電膜の
2倍以上とすることにより、ある確率でバンプ3に導電
粒子10aが挟まれることになり、吸湿時の膨潤やその
後のリフローによる熱衝撃に対する耐性を向上すること
ができる。
aは、バンプ3で基板電極5との間に挟み込まれると、
そのときに導電粒子10aの外側の極薄い絶縁コート部
分10a−2が削りとられて導電粒子本体10a−1が
露出して導電性を発揮する。したがって、バンプ3と電
極5に挟まれない部分では、絶縁コート部分10a−1
が削りとられないため、導電性を発揮しない。よって、
平面方向で電極5と電極3の間でのショートが発生しに
くいということになる。また、通常、スタッドバンプを
用いると、頭頂部の面積が小さいので導電粒子10aを
電極5とバンプ3との間に挟み込むことが難しいので、
導電粒子10aの量を多く入れることが必要であるが、
そのようにすると、導電粒子同士が接触して電極3,5
間をショートさせることがあるので、上記したように、
絶縁コートされた絶縁性の導電粒子を使用するのが好ま
しい。また、リフロー特性などが良くなるのは、温度や
湿度による膨潤により異方性導電膜形成用接着剤(又は
異方性導電膜シート)がZ方向(異方性導電膜シートの
厚み方向)に膨張した場合にも、導電粒子10aがそれ
以上に膨張して接続を保つことができるためである。こ
のため、導電粒子10aには、反発力のあるAu−Ni
コートのプラスチック粒子などを用いるのが好ましい。
に、図1(D)に示すように、ICチップ1の大きさよ
り若干大きな寸法にカットされ、かつ、無機フィラー6
fが配合された異方性導電膜シート10を配置し、例え
ば80〜120℃に熱せられた貼付けツール7により例
えば5〜10kgf/cm2程度の圧力で異方性導電膜
シート10を基板4に貼付ける。この後、異方性導電膜
シート10の貼付けツール側に取り外し可能に配置され
たのセパレータ10gを剥がすことにより基板4の準備
工程が完了する。このセパレータ10gは、ツ−ル7に
無機フィラー6fを配合した固体又は半固体の熱硬化性
樹脂を含む異方性導電膜シート10が貼り付くのを防止
するためのものである。ここで、図1(G)に図1
(F)のG部分を部分的に拡大して示すように、異方性
導電膜シート10は、導電粒子10aの平均直径より小
さい平均直径の球状又は破砕シリカ、アルミナ等のセラ
ミクスなどの無機系フィラー6fを絶縁性樹脂6mに分
散させて混合し、これをドクターブレード法などにより
平坦化し溶剤成分を気化させ固体化したものが好ましい
とともに、後工程のリフロー工程での高温に耐えうる程
度の耐熱性(例えば、240℃に10秒間耐えうる程度
の耐熱性)を有することが好ましい。上記絶縁性樹脂
は、例えば、絶縁性熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ポリイミドなど)、又は絶縁性熱
可塑性樹脂(例えば、ポニフェニレンサルファイド(P
PS)、ポリカーボネイト、変性ポリフェニレンオキサ
イド(PPO)など)、又は、絶縁性熱硬化性樹脂に絶
縁性熱可塑性樹脂を混合したものなどが使用できるが、
ここでは、代表例として絶縁性熱硬化性樹脂として説明
を続ける。この熱硬化性樹脂6mのガラス転移点は一般
に120〜200℃程度である。なお、熱可塑性樹脂の
みを使用する場合には、最初は加熱して一旦軟化させた
のち、加熱を停止して自然冷却させることにより硬化さ
せる一方、絶縁性熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を混合し
たものを使用する場合には、熱硬化性樹脂のほうが支配
的に機能するため、熱硬化性樹脂のみと場合と同様に加
熱することにより硬化する。
るように、図20の電子部品搭載装置600において、
部品保持部材601の先端の熱せられた接合ツール8に
より、上記工程でバンプ3が形成されたICチップ1を
トレー602から吸着保持しつつ、該ICチップ1を、
上記前工程で準備されかつステージ9上に載置された基
板4のICチップ1の電極2に対応する電極5上に位置
合わせして異方性導電膜シート10を介してICチップ
1を基板4に押圧する。この位置合わせは、公知の位置
認識動作を使用する。例えば、図21(C)に示すよう
に、基板4に形成された位置認識マーク605又はリー
ド若しくはランドパターンを、電子部品搭載装置600
の基板認識用カメラ604で認識して、図21(D)に
示すようにカメラ604で得られた画像606を基に、
基板4のステージ9上での直交するXY方向のXY座標
位置とXY座標の原点に対する回転位置とを認識して基
板4の位置を認識する。一方、図21(A)に示すよう
に、接合ツール8に吸着保持されたICチップ1の位置
認識用マーク608又は回路パターンをICチップ用位
置認識カメラ603で認識して、図21(B)に示すよ
うにカメラ603で得られた画像607を基に、ICチ
ップ1の上記XY方向のXY座標位置とXY座標の原点
に対する回転位置とを認識してICチップ1の位置を認
識する。そして、上記基板4とICチップ1との位置認
識結果を基に、接合ツール8又はステージ9を移動させ
て、ICチップ1の電極2が対応する基板4の電極5上
に位置するように位置合わせしたのち、上記熱せられた
接合ツール8によりICチップ1を基板4に押圧する。
このとき、バンプ3は基板4の電極5上でバンプ3の頭
部3aが図4(B)から図4(C)のごとく変形しなが
ら押しつけられていく。このとき、第1実施形態で示し
た図2(A)から図2(B)と同様にこの実施形態にお
いても、熱硬化性樹脂6m中の無機フィラー6fは、接
合開始当初に熱硬化性樹脂6m中に入り込んできた尖っ
ているバンプ3により、バンプ3の外側方向へ押し出さ
れる。また、第1実施形態で示した図2(C)と同様に
この実施形態においても、この外側方向への押し出し作
用によりバンプ3と基板電極5の間に無機フィラー6f
が入り込まないことにより、接続抵抗値を低下させる効
果を発揮する。このとき、もし、バンプ3と基板電極5
の間に無機フィラー6fが多少入り込んだとしても、バ
ンプ3と基板電極5とが直接接触していることにより、
全く問題はない。このとき、印加する荷重は、バンプ3
の外径により異なるが、頭部3aの折れ重なった部分が
図4(C)のように必ず変形するようにする。また、こ
のとき、図6(E)に示すように、異方性導電膜シート
10中の導電粒子10aが樹脂ボール球に金属メッキを
施されている場合には、導電粒子10aが変形すること
が必要である。また、異方性導電膜シート10中の導電
粒子10aがニッケルなど金属粒子の場合には、図6
(D)に示すように、バンプ3や基板側の電極5にめり
込むような荷重を加えることが必要である。この荷重は
最低でも20(gf/バンプ1ケあたり)を必要とす
る。すなわち、図17には、80μmの外径のバンプの
場合の抵抗値と荷重との関係のグラフより20(gf/
バンプ1ケあたり)未満では抵抗値100mmΩ/バン
プより大きくなって抵抗値が大きくなりすぎて実用上問
題があるため、20(gf/バンプ1ケあたり)以上で
あることが好ましいことが示されている。また、図18
には、80μm,40μmのそれぞれの外径のバンプと
最低荷重との関係に基づき信頼性の高い領域を示したグ
ラフである。これより、40μm以上の外径のバンプで
は最低荷重は25(gf/バンプ1ケあたり)以上であ
ることが好ましく、40μm未満の外径のバンプでは最
低荷重は20(gf/バンプ1ケあたり)以上ぐらいが
信頼性が高いことが推定される。なお、今後、リードの
狭ピッチ化とともにバンプ外径が40μm未満と小さく
なった場合、バンプの投影面積に応じて、その2乗に比
例して荷重が減少する傾向があることが推定される。よ
って、ICチップ1を介してバンプ3側に印加する最低
荷重は、最低で20(gf/バンプ1ケあたり)を必要
とするのが好ましい。上記ICチップ1を介してバンプ
3側に印加する荷重の上限は、ICチップ1、バンプ
3、回路基板4などが損傷しない程度とする。場合によ
って、その最大荷重は100(gf/バンプ1ケあた
り)若しくは150(gf/バンプ1ケあたり)を越え
ることもある。このとき、導電粒子の平均直径より小さ
い平均直径の無機フィラー6fを使用していれば、熱硬
化性樹脂6mの弾性率を増加させるとともに熱膨張係数
を下げる効果を発揮することができる。
電膜シート10のうち接合ツール8の熱により溶融した
溶融中の熱硬化性樹脂6mが溶融後に熱硬化された樹脂
である。
などの内蔵ヒータ8aにより熱せられた接合ツール8に
より、上記前工程でバンプ3が電極2上に形成されたI
Cチップ1を、上記前工程で準備された基板4に対して
ICチップ1の電極2が対応する基板4の電極5上に図
1(E)に示すように位置するように位置合わせする位
置合わせ工程と、位置合わせしたのち図1(F)に示す
ように押圧接合する工程とを、1つの位置合わせ兼押圧
接合装置、例えば、図1(E)の位置合わせ兼押圧接合
装置で行うようにしてもよい。しかしながら、別々の装
置、例えば、多数の基板を連続生産する場合において位
置合わせ作業と押圧接合作業とを同時的に行うことによ
り生産性を向上させるため、上記位置合わせ工程は図5
(B)の位置合わせ装置で行い、上記押圧接合工程は図
5(C)の接合装置で行うようにしてもよい。なお、図
5(C)では、生産性を向上させるため、2つの接合装
置8を示しており、1枚の回路基板4の2個所を同時に
押圧接合できるようにしている。
基板4としては、多層セラミック基板、ガラス布積層エ
ポキシ基板(ガラエポ基板)、アラミド不織布基板、ガ
ラス布積層ポリイミド樹脂基板、FPC(フレキシブル
・プリンテッド・サーキット)又はアラミド不織布エポ
キシ基板(例えば、松下電器産業株式会社製の登録商標
アリブ「ALIVH」として販売されている樹脂多層基
板)などが用いられる。
により反りやうねりを生じており、必ずしも完全な平面
ではない。そこで、図5(A)及び図5(B)に示すよ
うに、例えば約10μm以下に調整されるように平行度
がそれぞれ管理された接合ツール8とステージ9とによ
り、接合ツール8側からステージ9側に向けて熱と荷重
とをICチップ1を通じて回路基板4に局所的に印加す
ることにより、その印加された部分の回路基板4の反り
が矯正される。
心を凹として反っているが、これを接合時に1バンプあ
たり20gf以上の強い荷重で加圧することで、基板4
とICチップ1の両方の反りやうねりを矯正することが
できる。このICチップ1の反りは、ICチップ1を形
成するとき、Siに薄膜を形成する際に生じる内部応力
により発生するものである。バンプの変形量は10〜2
5μm程度であり、この程度の基板が当初から持ってい
る内層銅箔から表面に現れるうねりの影響にバンプ3の
変形でそれぞれのバンプ3が順応することで許容できる
ようになる。
状態で、例えば140〜230℃の熱がICチップ1と
回路基板4との間の異方性導電膜シート10に例えば数
秒〜20秒程度印加され、この異方性導電膜シート10
が硬化される。このとき、最初は異方性導電膜シート1
0を構成する熱硬化性樹脂6mが流れてICチップ1の
エッジまで封止する。また、樹脂であるため、加熱され
たとき、当初は自然に軟化するため、このようにエッジ
まで流れるような流動性が生じる。熱硬化性樹脂6mの
体積をICチップ1と回路基板4との間の空間の体積よ
り大きくすることにより、この空間からはみ出すように
流れ出て、封止効果を奏することができる。この後、加
熱された接合ツール8が上昇することにより、加熱源が
なくなるためICチップ1と異方性導電膜シート10の
温度は急激に低下して、異方性導電膜シート10は流動
性を失い、図1(F)及び図4(C)に示されるよう
に、ICチップ1は、異方性導電膜シート10を構成し
ていて硬化した樹脂10sにより、回路基板4上に固定
される。また、回路基板4側をステージ9のヒータ9a
などにより加熱しておくと、接合ツ−ル8の温度をより
低くすることができる。
0に導電粒子10aの平均直径よりも小さい平均粒径の
無機フィラーを配合した熱硬化性樹脂を用いることがで
き、さらに、異方性導電膜シート10に含まれる導電粒
子10aとしてニッケル粉に金メッキを施したものを用
いることにより、接続抵抗値を低下せしめることができ
て尚好適である。
6mに配合する無機フィラー6fとして導電粒子10a
の平均直径より小さい平均粒径をもつ無機フィラー6f
を配合することにより、導電粒子10aの働きを阻害す
ることなくより信頼性を向上することができる。すなわ
ち、バンプ3と基板4の電極5との間に導電粒子10a
が挟まれる。このとき、同時に無機フィラー6fが挟ま
れても導電粒子10aの平均直径よりその平均粒径が小
さいため、導電性を阻害することがなく、その上、熱硬
化性樹脂6mの弾性率を増加し、熱膨張係数を低下して
ICチップ1と基板4の接合信頼性を向上する。
形態にかかる回路基板への電子部品例えばICチップの
実装方法及び装置及び上記実装方法により上記ICチッ
プが上記基板に実装された電子部品ユニット若しくはモ
ジュール例えば半導体装置を説明する。
態において、熱硬化性樹脂を含む異方性導電膜シート1
0に配合する無機フィラー6fの混合割合を上記絶縁性
熱硬化性樹脂例えば絶縁性熱硬化性エポキシ樹脂6mの
5〜90wt%として、一層好適なものとしたものであ
る。5wt%未満では無機フィラー6fを混合する意味
がない一方、90wt%を超えると、接着力が極度に低
下するとともに、シート化するのが困難になるため好ま
しくない。一例として、高い信頼性を維持させる観点か
ら、樹脂基板では20〜40wt%、セラミック基板で
は40〜70wt%が好ましいとともに、ガラエポ基板
では20wt%程度でもシート封止剤の線膨張係数をか
なり低下させることができ、樹脂基板において効果があ
る。なお、体積%では、wt%のおよそ半分の割合、又
はエポキシ樹脂が1に対してシリカ約2の比重の割合と
する。通常では、熱硬化性樹脂6mのシート化する際の
製造上の条件と基板4の弾性率、及び最終的には信頼性
試験結果により、この無機フィラー6fの混合割合が決
定される。
fを熱硬化性樹脂を含む異方性導電膜シート10に配合
することにより、異方性導電膜シート10の熱硬化性樹
脂6mの弾性率を増加させることができ、熱膨張係数を
低下させてICチップ1と基板4の接合信頼性を向上さ
せることができる。また、基板4の材料に合わせて、熱
硬化性樹脂6mの材料常数、すなわち弾性率、線膨張係
数を最適なものとするように、無機フィラー6fの混合
割合を決定することができる。なお、無機フィラー6f
の混合割合が挿花するにつれて、弾性率は大きくなる
が、線膨張係数は小さくなる傾向がある。
は、液体ではなく固体の異方性導電膜シート10を使用
するため取り扱いやすいとともに、液体成分が無いため
高分子で形成することができ、ガラス転移点の高いもの
を形成しやすいといった利点がある。
(A)〜図2(C)、後述する図6及び図7において
は、異方性導電層の一例としての熱硬化性樹脂を含む異
方性導電膜シート10又は異方性導電膜形成用熱硬化性
接着剤6bを回路基板4側に形成することについて説明
したが、これに限定されるものではなく、図14(A)
又は図14(B)に示すように、ICチップ1側に形成
したのち、基板4に接合するようにしてもよい。この場
合、特に、熱硬化性樹脂を含む異方性導電膜シート10
の場合には、異方性導電膜シート10の回路基板側に取
り外し可能に配置されたセパレータ6aとともに、ステ
ージ201上のゴムなどの弾性体117に吸着ノズルな
どの保持部材200により保持されたICチップ1を押
し付けて、バンプ3の形状に沿って異方性導電膜シート
10がICチップ1に貼り付けられるようにしてもよ
い。
形態にかかる回路基板への電子部品例えばICチップの
実装方法及び装置及び上記実装方法により上記ICチッ
プが上記基板に実装された電子部品ユニット若しくはモ
ジュール例えば半導体装置を図6(A)〜図6(C)及
び図7(A)〜図7(F)を用いて説明する。
いて、熱硬化性樹脂を含む異方性導電膜シート10を基
板4に貼り付ける代わりに、図6(A)及び図7
(A),(D)に示すように、異方性導電層の一例とし
ての液体状の異方性導電膜形成用熱硬化性接着剤6bを
回路基板4上に、ディスペンス502などによる塗布、
又は印刷、又は転写するようにしたのち、半固体状態、
いわゆるBステージ状態、まで固化し。その後、上記第
1又は第2実施形態と同様に、上記ICチップ1を上記
基板4に搭載する。
状の異方性導電膜形成用熱硬化性接着剤6bを回路基板
4上に、図7(A)に示すような空気圧で吐出量が制御
されかつ基板平面上で直交する2方向に移動可能なディ
スペンス502などによる塗布、又は印刷、又は転写す
る。次いで、図6(B)のごとくヒータ78aを内蔵し
たツール78により、熱と圧力を印加して均一化しなが
ら、図6(C)のように半固体状態、いわゆるBステー
ジ状態、まで固化する。
性接着剤6bの粘性が低い場合には、図7(A)に示す
ように、ディスペンサ502で基板4上の所定位置に液
体の熱硬化性接着剤6bを塗布したのち、熱硬化性接着
剤6bの粘性が低いために自然に基板上で広がり、図7
(B)に示すような状態となる。その後、図7(C)に
示すように、コンベヤのような搬送装置505により上
記基板4を炉503内に入れて、炉503のヒータ50
4により上記塗布された絶縁性樹脂の液体状熱硬化性接
着剤6bを硬化させることにより、半固体化、すなわ
ち、いわゆるBステージ状態まで固化する。
性接着剤6bの粘性が高い場合には、図7(D)に示す
ように、ディスペンサ502で基板4上の所定位置に液
体の熱硬化性接着剤6bを塗布したのち、熱硬化性接着
剤6bの粘性が高いために自然に基板上で広がらないた
め、図7(E),(F)に示すように、スキージ506
で平らに延ばす。その後、図7(C)に示すように、コ
ンベヤのような搬送装置505により上記基板4を炉5
03内に入れて、炉503のヒータ504により上記塗
布された絶縁性樹脂の液体状熱硬化性接着剤6bを硬化
させることにより、半固体化、すなわち、いわゆるBス
テージ状態、まで固化する。
着剤6bを半固体化するときには、熱硬化性接着剤6b
中の熱硬化性樹脂の特性により差はあるものの、該熱硬
化性樹脂のガラス転移点の30〜80%の温度である8
0〜130℃で押圧する。通常は、熱硬化性樹脂のガラ
ス転移点の30%程度の温度で行う。このように熱硬化
性樹脂のガラス転移点の30〜80%とする理由は、図
19の異方性導電膜シートの加熱温度と反応率とのグラ
フより、80〜130℃の範囲内ならば、まだ、後工程
でさらに反応する範囲を充分に残すことができる。言い
換えれば、80〜130℃の範囲内の温度ならば、時間
にもよるが、絶縁性樹脂たとえばエポキシ樹脂の反応率
が10〜50%程度に抑制できるので、後工程のICチ
ップ圧着時の接合に問題が生じない。すなわち、ICチ
ップ圧着時に押圧するときに所定の押圧量を確保するこ
とができ、押し切れなくなるという問題を生じにくい。
なお、反応を抑えて溶剤分のみを気化させることによ
り、半固体化することもある。
半固体化させたのち、基板4に複数のICチップ1を装
着する場合には、基板4の複数のICチップ1を装着す
る複数の個所において上記熱硬化性接着剤6bの上記半
固体化工程を前段取り工程とし予め行っておき、このよ
うに前段取りされた基板4を供給して供給された基板4
に複数のICチップ1を上記複数の個所に接合すること
でより生産性が高くなる。この後の工程では、熱硬化性
接着剤6bを使用する場合でも、基本的には上記した第
1又は第2実施形態の異方性導電膜シート10を用いる
工程と同一の工程を行う。上記半固定化工程を加えるこ
とで、液体の異方性導電膜形成用熱硬化性接着剤6bを
異方性導電膜シート10と同様に使用することができ、
固体ゆえに取り扱いやすいとともに、液体成分が無いた
め高分子で形成することができ、ガラス転移点の高いも
のを形成しやすいといった利点がある。このように流動
性のある異方性導電膜形成用熱硬化性接着剤6bを使用
する場合には、固体の異方性導電膜シート10を使用す
る場合と比較して、基板4の任意の位置に任意の大きさ
に塗布、印刷、又は転写することができる利点をも合わ
せて持つ。
形態にかかる回路基板への電子部品例えばICチップの
実装方法及び装置及び上記実装方法により上記ICチッ
プが上記基板に実装された電子部品ユニット若しくはモ
ジュール例えば半導体装置を図22を用いて説明する。
第4実施形態が第1実施形態と異なる点は、ICチップ
1を基板4に接合するとき、荷重に加えて超音波も印加
して、バンプ3をレベリングせずに、必要に応じて20
gf以下の荷重で押圧して、バンプ形成時の引き千切り
により生じた上記バンプ3の先端のネック(ヒゲ)部分
の倒れによる隣接バンプ又は電極とのショートを防止す
るようにバンプ先端を整えたのち、ICチップ1と位置
合わせしてICチップ1を基板4に搭載して、金属バン
プ3を基板側の電極表面の金属と超音波併用熱圧着する
ことである。ICチップ1を基板4に接合する状態は、
先の実施形態での図2及び図6などと同様である。上記
超音波を印加して上記金バンプ3と上記基板4の上記電
極とを金属接合するとき、上記ICチップ1の上記上面
側から加熱しながら、又は、上記基板側から加熱しなが
ら、又は、上記ICチップ1側と上記基板側の両方から
加熱するようにしてもよい。
脂6mに無機フィラー6fを配合した固体の異方性導電
膜シート10又は液体の異方性導電膜形成用熱硬化性接
着剤6bを上記したように半固体化させたものを基板4
に貼り付け、又は熱硬化性樹脂を含む異方性導電膜形成
用熱硬化性接着剤6bを基板4に塗布し半固体化させた
のち、回路基板4の電極5と電子部品1の電極2にワイ
ヤボンディングと同様に図3(A)〜図3(F)のごと
き動作により金線95の先端に電気スパークによりボー
ル96を形成し、このボール96をキャピラリー93に
より基板電極5に超音波熱圧着して形成されたバンプ3
を、レベリングせずに、ICチップ1と位置合わせして
ICチップ1を基板4に搭載する。ここで、上記「液体
の異方性導電膜形成用熱硬化性接着剤6bを上記したよ
うに半固体化させたもの」とは、第3実施形態で説明し
たような液体の異方性導電膜形成用熱硬化性接着剤6b
を半分固体化したものであり、Bステージ化したものと
ほぼ同じものである。このとき、図22に示す超音波印
加装置620において、内蔵ヒータ622により予め加
熱された接合ツール628により、該接合ツール628
に吸着されたICチップ1の上面からエアシリンダ62
5による荷重と、ピエゾ素子のような超音波発生素子6
23により発生させられて超音波ホーン624を介して
印加される超音波とを作用させて金バンプ3のネック部
分の倒れを防止するように先端を整えつつ金バンプ3と
基板側の金メッキとを金属接合する。次に、ICチップ
1の上面又は、及び基板側から加熱しながら、上記IC
チップ1を上記回路基板4に1バンプあたり20gf以
上の加圧力により押圧し、上記基板4の反りの矯正とバ
ンプ3を押しつぶしながら、上記ICチップ1と上記回
路基板4の間に介在する上記異方性導電膜シート10又
は熱硬化性接着剤6bを上記熱により硬化して、上記I
Cチップ1と上記回路基板4を接合して両電極2,5を
電気的に接続する。なお、超音波印加装置620による
上記金属接合時に、上記ICチップ1の上記上面側か
ら、又は、上記基板側から、又は、上記ICチップ1側
と上記基板側の両方から加熱するようにしてもよい。す
なわち、具体的には、内蔵ヒータ622により上記IC
チップ1の上記上面側から加熱したり、又は、上記基板
側から回路基板4側をステージ9のヒータ9aにより加
熱したり、又は、内蔵ヒータ622とステージ9のヒー
タ9aとにより上記ICチップ1側と上記基板側の両方
から加熱するようにしてもよい。
力を必要とする理由は、このように超音波を用いた接合
でも摩擦熱が生じにくくなるので、接合できなくなるた
めである。金と金とを接合するような場合においても、
ある一定加重でバンプを押しつけて、そこに超音波を印
加することにより摩擦熱が生じて金属同士が接合され
る。したがって、この場合にもバンプを押圧する程度の
一定荷重すなわち1バンプあたり20gf以上の加圧力
が必要となる。加圧力の一例としては、1バンプあたり
50gf以上とする。
と基板4の金属メッキが金属拡散接合されるので、より
バンプ部分での強度を持たせたいような場合や、接続抵
抗値をさらに低くしたいような場合に好適である。
形態にかかる回路基板への電子部品例えばICチップの
実装方法及び装置及び上記実装方法により上記ICチッ
プが上記基板に実装された電子部品ユニット若しくはモ
ジュール例えば半導体装置を図8(A)〜図8(C)及
び図9(A)〜図9(C)を用いて説明する。第5実施
形態は、第1実施形態とは封止工程を省略することがで
きる点が異なる。
突起電極(バンプ)3を形成しておき、回路基板4に
は、図8(B),図8(C),図9(A)及び図23に
示すように、ICチップ1の複数の電極2の内端縁を結
んだ大略矩形の外形寸法OLより小さい形状寸法の矩形
のシート状の異方性導電膜シート10又は熱硬化性接着
剤6bを回路基板4の電極5を結んだ中心部分に貼り付
け又は塗布しておく。このとき、シート状の異方性導電
膜シート10又は熱硬化性接着剤6bの厚みは、その体
積がICチップ1と基板4との隙間より大きくなるよう
にする。また、図23の貼り付け装置640により、巻
き戻しロール644から巻き戻されて巻き付けロール6
43に巻き取られる矩形のシート状の異方性導電膜シー
ト656を、その切り目657が予め入れられた部分
で、上下のカッター641により、ICチップ1の複数
の電極2の内端縁を結んだ大略矩形の外形寸法OLより
小さい形状寸法に切断する。切断された矩形のシート状
の異方性導電膜シート10は、内蔵ヒータ646で予め
加熱された貼り付けヘッド642で吸着保持されて、上
記回路基板4の電極5を結んだ中心部分に貼り付けされ
る。次に、バンプ3と回路基板4の電極5を位置合わせ
し、図8(A)及び図9(B)に示すように、ヒータ8
aにより加熱された接合ツール8によりICチップ1を
回路基板4に加圧押圧して、基板4の反りの矯正を同時
に行いながら、ICチップ1と回路基板4の間に介在す
る異方性導電膜シート10又は熱硬化性接着剤6bを硬
化する。このとき、異方性導電膜シート10又は熱硬化
性接着剤6bは、接合ツール8からICチップ1を介し
て加えられた熱により上記したように軟化し、図9
(C)のごとく貼り付けられた又は塗布された位置より
加圧されて外側へ向かって流れ出る。この流れ出た異方
性導電膜シート10又は熱硬化性接着剤6bが封止材料
(アンダーフィル)となり、バンプ3と電極5との接合
の信頼性を著しく向上する。また、ある一定時間がたつ
と、上記異方性導電膜シート10又は熱硬化性接着剤6
bでは徐々に硬化が進行し、最終的には硬化した樹脂6
sによりICチップ1と回路基板4を接合することにな
る。ICチップ1を押圧している接合ツール8を上昇す
ることで、ICチップ1と回路基板4の電極5の接合が
完了する。厳密に言えば、熱硬化の場合には、熱硬化性
樹脂の反応は加熱している間に進み、接合ツール8が上
昇するとともに流動性はほとんど無くなる。上記したよ
うな方法によると、接合前では異方性導電膜シート10
又は熱硬化性接着剤6bが電極5を覆っていないので、
接合する際にバンプ3が電極5に直接接触し、電極5の
下に異方性導電膜シート10又は熱硬化性接着剤6bが
入り込まず、バンプ3と電極5との間での接続抵抗値を
低くすることができる。また、回路基板側を加熱してお
くと、接合ヘッド8の温度をより低くすることができ
る。この方法を上記第3実施形態に適用すると金バンプ
と回路基板の金電極(例えば、銅やタングステンにニッ
ケル、金メッキしたもの)との接合がより容易に行え
る。
かる回路基板への電子部品例えばICチップの実装方法
及び装置及び上記実装方法により上記ICチップが上記
基板に実装された電子部品ユニット若しくはモジュール
例えば半導体装置を図10〜図11を用いて説明する。
第6実施形態においては、第1実施形態と異なる点は、
バンプ103を回路基板4の電極5にズレて実装された
場合においても、信頼性の高い接合を達成することもで
きる点である。
示すように、バンプ3をICチップ1上に形成する際に
ワイヤボンディングと同様に金線95を電気スパークに
より金ボール96を形成する。次に、電気スパークする
ときの時間でボールの大きさを調整しつつ、95aで示
す直径Φd−Bumpのボール96aを形成し、このよ
うに形成された直径Φd−Bumpのボール96aを、
電気スパークを発生させるための時間又は電圧のパラメ
ータを制御して、チャムファー角θcが100°以下の
キャピラリー193の93aで示すチャムファー直径φ
Dが金ボール直径d−Bumpの1/2から3/4とな
るようにボール96aを成形し、図10(C)に示すよ
うにキャピラリー93の金ボールと接する部分に平らな
部位93bを設けて図10(D)に示すようなバンプ3
を形成するのではなく、図10(A)に示すようにキャ
ピラリー193の金ボール96aと接する部分に平らな
部位を設けない先端部位193aを有する先端形状とし
たキャピラリー193で、ICチップ1の電極2に、超
音波熱圧着により、図10(B)に示すようなバンプ1
03を形成する。上記先端形状のキャピラリー193を
用いることで、図10(B)のbのような先端が大略円
錐状のバンプ103をICチップ1の電極2に形成する
ことができる。上記方法で形成した先端が大略円錐状の
バンプ103を回路基板4の電極5に図11(C)のご
とくズレて実装された場合においても、バンプ103が
その先端が大略円錐形であるため、バンプ103の外径
の半分までのズレである場合は、バンプ103の一部が
必ず基板4の電極5と接触することができる。
バンプ3では、バンプ3を回路基板4の電極5に図11
(C)のごとく寸法Zだけズレて実装された場合には、
図11(E)に示すように、幅寸法dのいわゆる台座3
gの一部が電極5に接触するが、部分的にしか接触せ
ず、接触状態が不安定な接合となる。このような不安定
な接合状態のままでは、このような基板4を冷熱衝撃試
験やリフローにかけた場合には、上記不安定な接合状態
の接合がオープンすなわち接合不良となってしまう可能
性があった。これに対して、上記第6実施形態では、図
11(C)のごとく先端が大略円錐状のバンプ103が
回路基板4の電極5に対して寸法Zだけズレて実装され
た場合においても、バンプ103が円錐形であるため、
バンプ103の外径の半分までのズレである場合は、バ
ンプ103の一部が必ず基板4の電極5と接触すること
ができ、冷熱衝撃試験やリフローにかけた場合でも接合
不良となることが防止できる。
かる回路基板への電子部品例えばICチップの実装方法
及び装置及び上記実装方法により上記ICチップが上記
基板に実装された電子部品ユニット若しくはモジュール
例えば半導体装置を図12〜図13を用いて説明する。
この第7実施形態では、第1実施形態において、回路基
板4へのICチップ1の接合したのちの熱硬化性樹脂の
硬化時にICチップ1と回路基板4の応力を緩和するこ
とができるようにしたものである。
樹脂6mに無機フィラー6fを配合した固体又は半固体
の異方性導電膜シート10又は熱硬化性接着剤6bを介
在させながら、ICチップ1の電極2に上記ワイヤボン
ディングにより形成されたバンプ3を、レベリングせず
に、回路基板4の電極5と位置合わせする。例えば23
0℃程度の一定温度に加熱されたツール8によりICチ
ップ1をその裏面から加熱しながら、上記ICチップ1
を上記回路基板4に1バンプあたりセラミック基板の場
合には圧力P1=80gf以上の加圧力により押圧し、
上記基板4の反りの矯正を行いながら、上記ICチップ
1と上記回路基板4の間に介在する上記異方性導電膜シ
ート10又は熱硬化性接着剤6bを上記熱により硬化す
る。次に、一定時間t1後、すなわち、全体時間を例え
ば20秒とすれば、材料の反応率により変わるが、その
1/4とか1/2の5秒〜10秒後、言い換えれば、材
料の反応率が90%に達する前に、上記圧力P1より低
い圧力P2まで下げて熱硬化性接着剤6bの硬化時の応
力を緩和し、上記ICチップ1と上記回路基板4を接合
して両電極2,5を電気的に接続する。好適には、バン
プが変形していくためには最低限20gf程度は必要で
あるため、すなわち、バンプの変形及び順応に必要な圧
力を得るとともに、余分な樹脂をICチップ1と基板4
との間から押し出すため、上記圧力P1は20gf/バ
ンプ以上である一方、バンプの変形等の前に樹脂内部に
偏在した硬化歪み除去するため、圧力P2は20gf/
バンプ未満とすることにより、より信頼性が向上する。
その理由は詳しくは以下のとおりである。すなわち、図
12(C)に示すように、異方性導電膜シート10又は
熱硬化性接着剤6b中の熱硬化性樹脂の応力分布は圧着
時にICチップ1と基板4側とで大きくなっている。こ
のままでは、信頼性試験や通常の長期使用で繰り返し疲
労が与えられると、ICチップ1又は基板4側で異方性
導電膜シート10又は熱硬化性接着剤6b中の熱硬化性
樹脂が応力に耐えきれずに剥離することがある。このよ
うな状態になると、ICチップ1と回路基板4の接着力
が十分でなくなり、接合部がオープンすることになる。
そこで、図13のように、より高い圧力P1とより低い
圧力P2との2段階の圧力プロファイルを用いることに
より、熱硬化性接着剤6bの硬化時に上記圧力P1より
低い圧力P2まで下げることができて、図12(D)の
ごとく、圧力P2のときに樹脂内部に偏在した硬化歪み
除去してICチップ1と回路基板4の応力を緩和する
(言い換えれば、応力の集中度合いを減らす)ことがで
き、その後、上記圧力P1まで上げることにより、バン
プの変形及び順応に必要な圧力を得るとともに、余分な
樹脂をICチップ1と基板4との間から押し出すことが
できて、信頼性が向上する。
接着力」とは、ICチップ1と基板4をひっつける力の
ことを意味する。これは、接着剤による接着力と、接着
剤を硬化したときの硬化収縮力と、Z方向の収縮力(例
えば180℃に熱せられている接着剤が常温に戻るとき
に収縮するときの収縮力)のこれら3つの力によって、
IC1と基板4とは接合されている。
かる回路基板への電子部品例えばICチップの実装方法
及び装置及び上記実装方法により上記ICチップが上記
基板に実装された電子部品ユニット若しくはモジュール
例えば半導体装置を図12〜図13を用いて説明する。
この第8実施形態では、上記各実施形態において、上記
絶縁性樹脂6mに配合する上記無機フィラー6fの平均
粒径が3μm以上であるようにしたものである。ただ
し、上記無機フィラー6fの最大平均粒径は、ICチッ
プ1と基板4との接合後の隙間寸法を超えない大きさと
する。
に配合するときに、平均粒径が3μm未満の細かな粒子
を無機フィラー6fとして用いると、それらの粒子の表
面積自体が全体として大きくなり、平均粒径が3μm未
満の細かな粒子である無機フィラー6fの周りに吸湿す
ることがあり、ICチップ1と基板4との接合において
好ましくない。
合する場合には、平均粒径が3μm以上の大きな無機フ
ィラー6fを用いることで、無機フィラー6fの周りに
おける吸湿量を減らしめることができ、耐湿性を向上さ
せることが可能となる。また、一般に、平均粒径(言い
換えれば平均粒度)の大きな無機フィラーの方が安価で
あるため、コスト的にも好ましい。
ップ1と基板4との接合において従来のACF(Ani
sotropic Conductive Film:
異方性導電膜)598を使用する工法では、ACF59
8中の導電粒子599をバンプ3と基板電極5との間に
必ず挟むと同時に直径3〜5μmの導電粒子が直径1〜
3μmまで押しつぶされて導電性を発揮させる必要があ
る。しかしながら、本発明の上記各実施形態では、導電
粒子10aがあっても必ずしもバンプ3と基板電極5と
の間に挟む必要は無く、図24(B)に示すようにバン
プ3を基板電極5で押しつぶしながら圧着するので、こ
の圧着のときにバンプ3と基板電極4との間の異方性導
電層10とともに無機フィラー6fもバンプ3と基板電
極4と間から抜け出ることになり、基板電極4とバンプ
3の間に不要な無機フィラー6fが挟まることにより導
電性を阻害することがほとんど無いという特徴に基づ
き、3μm以上の大きな平均粒径の無機フィラー6fを
使用することができる。すなわち、本実施形態では、万
が一、導電粒子10aがバンプ3と基板電極5との間に
挟まれず、直径3〜5μmの導電粒子10aが直径1〜
3μmまで押しつぶされて導電性を発揮することがなく
ても、バンプ3を基板電極5で押しつぶしながら圧着し
てバンプ3が基板電極5に電気的に直接接触して電気的
導電性を得ているため、何ら問題はなく、無機フィラー
による影響を受けずに信頼性を向上することができる。
すなわち、上記導電粒子10aは、バンプ3と基板電極
5との直接接合において、導電粒子10aがバンプ3と
基板電極5との間に挟まれた場合には、基板側の電極5
とICチップ側のバンプ3との間での接続抵抗値を低下
せしめることができるといった、付加的効果を奏するも
のである。
形態にかかる回路基板への電子部品例えばICチップの
実装方法及び装置及び上記実装方法により上記ICチッ
プが上記基板に実装された電子部品ユニット若しくはモ
ジュール例えば半導体装置を図25,26を用いて説明
する。図25,26は、それぞれ、上記第9実施形態に
かかる回路基板への電子部品例えばICチップの実装方
法及び装置により製造された接合状態の模式断面図及び
そのときに使用される異方性導電膜シート10の部分拡
大模式断面図である。この第9実施形態では、上記各実
施形態において、上記異方性導電層10の上記絶縁性樹
脂6mに配合する上記無機フィラー6fは、複数の異な
る平均粒径を持つ無機フィラー6f−1,6f−2とす
るものである。具体例としては、0.5μmの平均粒径
を持つ無機フィラーと、2〜4μmの平均粒径を持つ無
機フィラーとする。
平均粒径を持つ無機フィラー6f−1,6f−2を絶縁
性樹脂6mに混合することにより、絶縁性樹脂6mに混
合する無機フィラー6fの量を増加させることができ
て、、無機フィラーの周りにおける吸湿量を減らしめる
ことができ、耐湿性を向上させることが可能となるとと
もに、フィルム化(固体化)することが容易になる。す
なわち、重量%で考えた場合、一種類の無機フィラーよ
りも、粒径の異なる無機フィラーを混在して入れた方
が、単位体積あたりの無機フィラーの量を増やすことが
可能である。これによって、封止シートとしての異方性
導電膜シート10又は異方性導電膜形成用接着剤6bへ
の無機フィラー6fの配合量を増加し、異方性導電膜シ
ート10又は異方性導電膜形成用接着剤6bの線膨張係
数を低下させることができ、より長寿命化させることが
できて、信頼性を向上させることができる。
実施形態にかかる回路基板への電子部品例えばICチッ
プの実装方法及び装置及び上記実装方法により上記IC
チップが上記基板に実装された電子部品ユニット若しく
はモジュール例えば半導体装置においては、上記第9実
施形態における効果をより確実なものとするため、さら
に、上記複数の異なる平均粒径を持つ無機フィラー6f
−1,6f−2のうちの一方の無機フィラー6f−1の
平均粒径は、他方の無機フィラー6f−2の平均粒径の
2倍以上異なっているものである。具体例としては、
0.5μmの平均粒径を持つ無機フィラーと、2〜4μ
mの平均粒径を持つ無機フィラーとする。
形態での効果をより一層高めることができる。すなわ
ち、一方の無機フィラー6f−1の平均粒径は、他方の
無機フィラー6f−2の平均粒径の2倍以上異なってい
る複数の異なる平均粒径を持つ無機フィラー6f−1,
6f−2を絶縁性樹脂6mに混合することにより、絶縁
性樹脂6mに混合する無機フィラー6fの量をより確実
に増加させることができて、フィルム化(固体化)する
ことがより容易になり、異方性導電膜シート10又は異
方性導電膜形成用接着剤6bへの無機フィラー6fの配
合量を増加し、異方性導電膜シート10又は異方性導電
膜形成用接着剤6bの線膨張係数をより低下させること
ができ、より長寿命化させることができて、信頼性をよ
り向上させることができる。
実施形態にかかる回路基板への電子部品例えばICチッ
プの実装方法及び装置及び上記実装方法により上記IC
チップが上記基板に実装された電子部品ユニット若しく
はモジュール例えば半導体装置においては、上記第9実
施形態における効果をより確実なものとするため、さら
に、上記絶縁性樹脂6mに配合する上記無機フィラー6
fは、複数の異なる平均粒径を持つ少なくとも2種類の
無機フィラー6f−1,6f−2であって、上記少なく
とも2種類の無機フィラーのうちの一方の無機フィラー
6f−1は3μmを超える平均粒径を持ち、上記少なく
とも2種類の無機フィラーのうちの他方の無機フィラー
6f−2は3μm以下の平均粒径を持つことが好まし
い。具体例としては、0.5μmの平均粒径を持つ無機
フィラーと、2〜4μmの平均粒径を持つ無機フィラー
とする。
実施形態にかかる回路基板への電子部品例えばICチッ
プの実装方法及び装置及び上記実装方法により上記IC
チップが上記基板に実装された電子部品ユニット若しく
はモジュール例えば半導体装置においては、上記各実施
形態において、さらに、上記絶縁性樹脂6mに配合する
上記無機フィラー6fは、複数の異なる平均粒径を持つ
少なくとも2種類の無機フィラー6f−1,6f−2で
あって、上記少なくとも2種類の無機フィラーのうちの
平均粒径の大きい一方の無機フィラー6f−1は上記絶
縁性樹脂6mと同一材料からなることにより、応力緩和
作用を奏するようにすることもできる。具体例として
は、0.5μmの平均粒径を持つ無機フィラーと、2〜
4μmの平均粒径を持つ無機フィラーとする。
態での作用効果に加えて、平均粒径の大きい一方の無機
フィラー6f−1は上記絶縁性樹脂6mと同一材料から
なることにより、上記絶縁性樹脂6mに応力が作用した
とき、平均粒径の大きい一方の無機フィラー6f−1が
上記絶縁性樹脂6mと一体化することにより、応力緩和
作用を奏することができる。
実施形態にかかる回路基板への電子部品例えばICチッ
プの実装方法及び装置及び上記実装方法により上記IC
チップが上記基板に実装された電子部品ユニット若しく
はモジュール例えば半導体装置においては、上記各実施
形態において、さらに、上記絶縁性樹脂6mに配合する
上記無機フィラー6fは、複数の異なる平均粒径を持つ
少なくとも2種類の無機フィラー6f−1,6f−2で
あって、上記少なくとも2種類の無機フィラーのうちの
平均粒径の大きい一方の無機フィラー6f−1は上記絶
縁性樹脂6mであるエポキシ樹脂よりも柔らかく、上記
一方の無機フィラー6f−1が圧縮されることにより、
応力緩和作用を奏するようにすることもできる。
態での作用効果に加えて、平均粒径の大きい一方の無機
フィラー6f−1は上記絶縁性樹脂6mと同一材料から
なることにより、上記絶縁性樹脂6mに応力が作用した
とき、平均粒径の大きい一方の無機フィラー6f−1が
上記絶縁性樹脂6mであるエポキシ樹脂よりも柔らかい
ため、上記応力により、上記一方の無機フィラー6f−
1が図27に示すように圧縮されてその周囲で圧縮に対
する反力である引張力が分散されることにより、応力緩
和作用を奏することができる。
実施形態にかかる回路基板への電子部品例えばICチッ
プの実装方法及び装置及び上記実装方法により上記IC
チップが上記基板に実装された電子部品ユニット若しく
はモジュール例えば半導体装置においては、上記各実施
形態において、さらに、図28(A),(B),図29
(A),(B),図30及び図31に示されるように、
上記異方性導電層10は、上記ICチップ1又は上記基
板4に接触する部分700又は層6xが、他の部分70
1又は層6yよりも上記無機フィラー量が少ないか、も
しくは上記無機フィラー6fを配合しないようにするこ
とができる。この場合、図28(A),(B)に示すよ
うに、上記ICチップ1又は上記基板4に接触する部分
700と、他の部分701とを明確に区別することな
く、徐々に無機フィラー量が変わるようにしてもよい
し、図29(A),(B)及び図30,図31に示すよ
うに明確に区別するようにしてもよい。すなわち、図2
9(A),(B)及び図30,図31において、上記異
方性導電層10は、上記ICチップ1又は上記基板4に
接触する部分に位置されかつ上記絶縁性樹脂6mと同一
の絶縁性樹脂に上記無機フィラー6fを配合した第1樹
脂層6xと、上記第1樹脂層6xに接触し、かつ、上記
第1樹脂層6xよりも上記無機フィラー量が少ないか、
もしくは上記無機フィラー6fを配合しない上記絶縁性
樹脂で構成される第2樹脂層6yとを備えて多層構造に
することもできる。
することができる。すなわち、もし、上記無機フィラー
6fを異方性導電層全体に同じ重量パーセント(wt
%)で入れると、ICチップ側又は基板側又はその両方
の対向面の近傍に無機フィラー6fが多くなることがあ
り、ICチップ1と基板4との中間部分では逆に少なく
なる。この結果、ICチップ側又は基板側又はその両方
の対向面の近傍に無機フィラー6fが多いため、異方性
導電層10とICチップ1又は基板4又はその両方との
間での接着力が低下することがある。上記第14実施形
態によれば、上記ICチップ1又は上記基板4のいずれ
か一方に接触する部分700又は層6xが、他の部分7
01又は層6yよりも上記無機フィラー量が少ないか、
もしくは上記無機フィラー6fを配合しないようにする
ことにより、無機フィラー量が多いために接着力が低下
することを防止できる。
例について説明する。
(C),図29(C)及び図32(A)に示されるよう
に、上記異方性導電層10は、上記ICチップ1及び上
記基板4の両方にそれぞれ接触する部分700が、他の
部分701よりも上記無機フィラー量が少ないか、もし
くは上記無機フィラー6fを配合しないようにすること
もできる。この場合も、図28(C)に示すように、上
記ICチップ1及び上記基板4の両方に接触する部分7
00と、他の部分701とを明確に区別することなく、
徐々に無機フィラー量が変わるようにしてもよいし、図
29(C)及び図32(A)に示されるように、明確に
区別するようにしてもよい。すなわち、図29(C)及
び図32(A)において、上記異方性導電層10は、上
記第1樹脂層6xの上記第2樹脂層6yとは反対側に、
上記第1樹脂層6xよりも上記無機フィラー量が少ない
か、もしくは上記無機フィラー6fを配合しない上記絶
縁性樹脂で構成される第3樹脂層6zをさらに備えて多
層構造とし、上記第1樹脂層6xと上記第3樹脂層6z
は、それぞれ、上記ICチップ1と上記基板4とに接触
するようにすることもできる。
プ1又は上記基板4又はその両方にそれぞれ接触する部
分700は、その上記無機フィラー量が20wt%未満
か、もしくは上記無機フィラー6fを配合しないように
する一方、上記他の部分701はその上記無機フィラー
量が20wt%以上であるようにすることもできる。こ
の場合、図28(A),(B),(C)に示すように上
記ICチップ1又は上記基板4又は両方に接触する部分
700と、他の部分701とを明確に区別することな
く、徐々に無機フィラー量が変わるようにしてもよい
し、図29(A),(B),図29(C),図30,図
31,及び図32(A)に示すように明確に区別するよ
うにしてもよい。すなわち、上記第1樹脂層6x又は第
1樹脂層6x及び上記第3樹脂層6zは、その上記無機
フィラー量が20wt%未満か、もしくは上記無機フィ
ラー6fを配合しないようにする一方、上記第2樹脂層
6yはその上記無機フィラー量が20wt%以上である
ようにすることもできる。
絶縁性樹脂6mとして熱硬化性エポキシ樹脂としたと
き、セラミック基板の場合には50wt%であり、ガラ
エポ基板の場合は20wt%とする。また、一例とし
て、第1樹脂層6x又は第3樹脂層6z又はその両方の
厚さは15μm、第2樹脂層6yの厚さは40〜60μ
mとする。また、上記異方性導電層10の厚さは、IC
チップ1と基板4との接合後の隙間寸法よりも大きな寸
法として、ICチップ1と基板4との接合時にICチッ
プ1と基板4との間に完全に満たされるようにして接合
をより確実なものとする。
図29(C)及び図32(A)に示す変形例と無機フィ
ラーの配合量を逆にするようにしてもよい。すなわち、
図28(D)に示されるように、上記異方性導電層10
は、上記ICチップ1及び上記基板4の両方にそれぞれ
接触する部分703の中間部分702が、上記ICチッ
プ1及び上記基板4の両方にそれぞれ接触する部分70
3よりも上記無機フィラー量が少ないか、もしくは上記
無機フィラー6fを配合しないようにすることもでき
る。この場合も、上記ICチップ1又は上記基板4又は
両方に接触する部分703と、中間部分702とを明確
に区別することなく、徐々に無機フィラー量が変わるよ
うにしてもよいし、図29(D)及び図32(B)に示
されるように、明確に区別するようにしてもよい。すな
わち、図29(D)及び図32(B)に示されるよう
に、上記異方性導電層10は、上記ICチップ1及び上
記基板4に接触する部分に位置されかつ上記無機フィラ
ー6fを配合した絶縁性樹脂6mで構成される第4樹脂
層6vと、上記ICチップ1と上記基板4との中間部分
に位置されかつ上記第4樹脂層6vよりも上記無機フィ
ラー量が少ないか又は含まれていない絶縁性樹脂6mで
構成される第5樹脂層6wとを備えるようにすることも
できる。
記基板4との上記中間部分702又は上記第5樹脂層6
wでは、上記ICチップ1と上記基板4とにそれぞれ接
触する部分703又は上記第4樹脂層6vよりも上記無
機フィラー量が少ないか又は含まれていないため、弾性
率が低くなり、応力緩和効果を奏することができる。ま
た、上記ICチップ1と上記基板4とにそれぞれ接触す
る部分703又は上記第4樹脂層6vの絶縁性樹脂とし
てICチップ1と基板4とに対する密着力の高いものを
選択して使用すれば、上記ICチップ1に接触する部分
703又はICチップ1の近傍部分の上記第4樹脂層6
vでは、ICチップ1の線膨張係数にできるだけ近くな
るように無機フィラー6fの配合量又は材料を選択する
一方、上記基板4に接触する部分703又は基板4の近
傍部分の上記第4樹脂層6vでは、基板4の線膨張係数
にできるだけ近くなるように無機フィラー6fの配合量
又は材料を選択することができる。この結果、上記IC
チップ1に接触する部分703又はICチップ1の近傍
部分の上記第4樹脂層6vとICチップ1との線膨張係
数が接近するため、両者の間での剥離が生じにくくなる
とともに、上記基板4に接触する部分703又は基板4
の近傍部分の上記第4樹脂層6vと基板4との線膨張係
数が接近するため、両者の間での剥離が生じにくくな
る。
すように、上記異方性導電層10は、上記ICチップ1
又は上記基板4のいずれか一方に接触する部分P1から
他の部分P2に向かって、上記無機フィラー量が徐々に
又は段階的に少なくなるようにすることもできる。
ように、上記異方性導電層10は、上記ICチップ1及
び上記基板4にそれぞれ接触する部分P3,P4から他
の部分すなわちICチップ1と上記基板4との中間部分
P5に向かって、上記無機フィラー量が徐々に又は段階
的に多くなるようにすることもできる。
上記異方性導電層10は、上記ICチップ1及び上記基
板4にそれぞれ接触する部分(図28(D)の変形例に
おける接触部分703に相当する部分)から、上記IC
チップ1及び上記基板4との中間部分(図28(D)の
変形例における中間部分702に相当する部分)に向か
って、上記無機フィラー量が徐々に少なくなるようにす
ることもできる。
上記異方性導電層10は、上記ICチップ1の近傍部
分、次いで、上記基板4の近傍部分、次いで、上記IC
チップ1の近傍部分と上記基板4の近傍部分との中間部
分の順に上記無機フィラー量が少ないようにすることも
できる。なお、図33(F)では、上記順に徐々に上記
無機フィラー量が変化するように例示しているが、これ
に限られるものではなく、段階的に変化するようにして
もよい。
にすれば、上記ICチップ1と上記基板4との中間部分
では、上記ICチップ1及び上記基板4にそれぞれ接触
する部分よりも上記無機フィラー量が少ないか又は含ま
れていないため、弾性率が低くなり、応力緩和効果を奏
することができる。また、上記ICチップ1及び上記基
板4にそれぞれ接触する部分の絶縁性樹脂としてICチ
ップ1と基板4とに対する密着力の高いものを選択して
使用すれば、ICチップ1に接触する部分では、ICチ
ップ1の線膨張係数にできるだけ近くなるように無機フ
ィラー6fの配合量又は材料を選択する一方、基板4に
接触する部分では、基板4の線膨張係数にできるだけ近
くなるように無機フィラー6fの配合量又は材料を選択
することができる。この観点で無機フィラー6fの配合
量を決定すると、通常は、図33(F)に実線で示すよ
うに、上記ICチップ1の近傍部分、次いで、上記基板
4の近傍部分、次いで、上記ICチップ1の近傍部分と
上記基板4の近傍部分との中間部分の順に上記無機フィ
ラー量が少ないようなる。このような構成とすることに
より、ICチップ1に接触する部分とICチップ1との
線膨張係数が接近するため、両者の間での剥離が生じに
くくなるとともに、基板4に接触する部分と基板4との
線膨張係数が接近するため、両者の間での剥離が生じに
くくなる。
も、実用上、上記無機フィラー量は5〜90wt%の範
囲内とすることが好ましい。5wt%未満では無機フィ
ラー6fを混合する意味がない一方、90wt%を超え
ると、接着力が極度に低下するとともに、シート化する
のが困難になるため好ましくないためである。
y又は6x,6y,6zで構成される多層構造の膜を異
方性導電層として用いてICチップ1を基板4に熱圧着
した場合には、接合時の熱により絶縁性樹脂6mが軟
化、溶融して上記樹脂層が混じり合うので、最終的に
は、各樹脂層の明確な境界が無くなり、図33のように
傾斜した無機フィラー分布となる。
において、無機フィラー6fの入った部分又は層を有す
る異方性導電層、又は、無機フィラー分布が傾斜した異
方性導電層において、上記部分又は樹脂層に応じて、異
なった絶縁性樹脂を用いることも可能である。例えば、
ICチップ1に接触する部分又は樹脂層では、ICチッ
プ表面に用いられる膜素材に対して密着性を向上させる
絶縁性樹脂を用いる一方、基板4に接触する部分又は樹
脂層では、基板表面の材料に対して密着性を向上させる
絶縁性樹脂を用いることも可能となる。
の変形例によれば、ICチップ1又は上記基板4と異方
性導電層10との接合界面では無機フィラー6fが存在
しないかその量が少なく、絶縁性樹脂本来の接着性が発
揮されて、上記接合界面で接着性の高い絶縁性樹脂が多
くなり、ICチップ1又は上記基板4と絶縁性樹脂6m
との密着強度を向上させることができて、ICチップ1
又は上記基板4との接着性が向上する。これにより、各
種信頼性試験での寿命が向上するとともに、曲げに対し
ての剥離強度が向上する。
張係数を下げる効果を持つ無機フィラー6fが絶縁性樹
脂6m中に均一に分散されていると、基板4又はICチ
ップ表面に無機フィラー6fが接触し、接着に寄与する
接着剤の量が減少することになり、接着性の低下を招
く。この結果、もしICチップ1または基板4と接着剤
の間で剥離が生じると、そこから水分が侵入し、ICチ
ップ1の電極の腐食などの原因となる。また、剥離部分
から剥がれが進行すると、ICチップ1と基板4の接合
そのものが不良となり、電気的に接続不良となる。
れらの上記種々の変形例によれば、上記したように、無
機フィラー6fによる線膨張係数を下げる効果を持たせ
たまま接着力を向上させることができる。これによっ
て、ICチップ1及び基板4との密着強度が向上し、信
頼性が向上する。
00又は樹脂層6xをICチップ側に配置した場合、又
は、ICチップ側において無機フィラー分布を小さくし
た場合には、当該部分700又は樹脂層6xは、ICチ
ップ表面の窒化シリコンや酸化珪素からなるパッシベイ
ション膜に対して密着力を向上させることが可能とな
る。また、これらICチップ表面に用いられる膜素材に
対して密着性を向上させる絶縁性樹脂を適宜選択して用
いることも可能となる。また、ICチップ近傍での弾性
率を下げることで、異方性導電層の一例である封止シー
ト材料のなかでの応力集中が緩和される。基板4に用い
られる材料がセラミックのように固い(弾性率の高い)
場合には、このような構造をとると、基板近傍での封止
シート材料との弾性率、線膨張係数がマッチングして、
尚、好適である。
0又は樹脂層6xを基板側に配置した場合には、又は、
基板側において無機フィラー分布を小さくした場合に
は、樹脂基板やフレキシブル基板(FPC)などのよう
に基板4に曲げが加わるような場合において、基板4を
電子機器の筐体に組み込む際に曲げ応力が加わるような
とき、基板4と異方性導電層の一例である封止シートと
の密着強度を向上する目的で用いることができる。IC
チップ側の表面層がポリイミド膜で形成された保護膜よ
りなる場合においては、一般に、絶縁性樹脂の密着が良
好で、問題とならない場合にICチップ1から基板4に
かけて、弾性率と線膨張係数が連続的または段階的に変
化することで、ICチップ側で封止シートが固く、基板
側では柔らかい材料とすることができる。これにより、
封止シート内部での応力発生が小さくなることから信頼
性が向上する。
機フィラー6fの少ない部分700又は樹脂層6x,6
zを配置した場合、又は、ICチップ側と基板側の両側
において無機フィラー分布を小さくした場合には、上記
ICチップ側と基板側との2つの場合を両立させるもの
であり、ICチップ側及び基板側の両方での密着性を向
上させることができるとともに、線膨張係数を下げてI
Cチップ1と基板4の両者を高い信頼性で接続させるこ
とができる。また、ICチップ側表面の材質及び基板材
質に応じて、より密着性、樹脂塗れ性の良好な絶縁性樹
脂を選択して用いることができる。また、これらの無機
フィラー6fの量の多い少ないの傾斜は自由に変えるこ
とができるので、無機フィラー6fの少ない部分又は層
を極薄くしたりすることで、基板材料とのマッチングが
可能である。
実施形態においては、上記第8〜14実施形態及びそれ
らの変形例にかかる回路基板への電子部品例えばICチ
ップの実装方法及び装置及び上記実装方法により上記I
Cチップが上記基板に実装された電子部品ユニット若し
くはモジュール例えば半導体装置により使用される異方
性導電層の製造工程を図34,図35に基づいて説明す
る。
を形成する場合には、回路基板4の上に、第1樹脂シー
トを貼付け、その上に第2樹脂シートを貼付ける。この
とき、第1樹脂シートに無機フィラー6fが多い場合は
図28(A)または図30のようになり、逆の場合には
図28(B)または図31のようになる。すなわち、前
者の場合には、第1樹脂シートは上記無機フィラー6f
が多い部分701又は第2樹脂層6yに対応する樹脂シ
ートであり、後者の場合には、上記無機フィラー6fが
少ない部分700又は第1樹脂層6xに対応する樹脂シ
ートとなる。
脂シートを形成して、第1樹脂シートと第3樹脂シート
とが無機フィラー6fが少ない部分700又は第1樹脂
層6xに対応する場合には、図28(C)または図32
(A)のようになる。
うに、予めセパレータと呼ばれるベースフィルム672
上で、第1樹脂シート673と第2樹脂シート674と
をこの順に(図34,図35にはこの場合のみ示
す。)、又はこれとは逆に、又はさらに第3樹脂シート
をも、貼り付けて形成してもよい。この場合には、図3
4,図35のように、上下一対の加熱可能なローラ67
0,270などで複数の樹脂シート673,674を、
必要に応じて加熱しつつ、貼り付けていく。その後、形
成された樹脂シート体671を所定寸法毎に切断すれ
ば、図28(A)〜(C),図29(A)〜(C),図
30〜32のいずれかに示すような上記異方性導電膜シ
ート10となる。
ート10が連続した異方性導電膜シート体を作製する際
には、溶剤に溶かせたエポキシ及び無機フィラーをドク
ターブレード法などによりセパレーターと呼ばれるベー
スフィルム上に塗布する。この溶剤を乾燥させて異方性
導電膜シート体が製作される。
が低いか、又は、無機フィラー6fが入っていない液体
状の絶縁性樹脂を第1層としてベースフィルム上に塗布
し、場合によっては、その塗布された第1層の乾燥を行
う。乾燥しない場合には、無機フィラー6fが、若干、
第1層に第2層の無機フィラー6fが混入していき、図
33のように無機フィラー分布が傾斜した構造となる。
ィラー6fを第1層よりも多く混入した液体状の絶縁性
樹脂を塗布して第2層とする。第2層を乾燥することに
より、ベースフィルム上に第1層と第2層とが形成され
た2層構造の異方性導電膜シート体が形成できる。異方
性導電膜シート体を所定寸法毎に切断すれば、図28
(A),図29(A),図30に示すような上記異方性
導電膜シート10となる。
層を配置する場合には、上記と逆の工程、すなわち、ベ
ースフィルム上に第2層を形成したのち、第2層上に第
1層を形成して、2層構造の異方性導電膜シート体が形
成できる。異方性導電膜シート体を所定寸法毎に切断す
れば、図28(B),図29(B),図31に示すよう
な上記異方性導電膜シート10となる。
い、又は、無機フィラー6fが入っていない絶縁性樹脂
6mを第1層として塗布乾燥(省略されることもあ
る。)し、第1層の上に無機フィラー3fを第1層より
も多く混入した絶縁性樹脂を塗布して第2層として塗布
乾燥(省略されることもある。)し、この上に無機フィ
ラーの量が第2層より少ないまたは無い第3層を塗布す
る。これを乾燥することにより、ベースフィルム上に第
1層と第2層と第3層とが形成された3層構造の異方性
導電膜シート体が形成できる。異方性導電膜シート体を
所定寸法毎に切断すれば、図28(C),図29
(C),図32(A)に示すような上記異方性導電膜シ
ート10となる。
形成する方法によれば、上記電子部品ユニットを製造す
る側で、上記異方性導電層において、電子部品に最適な
材料の樹脂を選択して電子部品側に配置する一方、基板
に最適な材料の樹脂を選択して基板側に配置することが
でき、樹脂の選択の自由度を高めることができる。
造する方法では、上記したほど選択の自由度は無いが、
一括して多数の上記異方性導電膜シート10を製造する
ことかできて、製造効率が良いとともに安価なものとな
るとともに、貼り付け装置が1台で十分になる。
によれば、電子部品例えばICチップと回路基板を接合
するのに従来要した工程の多くを無くすことができ、非
常に生産性を向上させることができる。すなわち、例え
ば、従来例として記載したスタッド・バンプ・ボンディ
ングや半田バンプによる接合では、フリップチップ接合
した後に封止材を注入してバッチ炉に入れて硬化する必
要がある。この封止材の注入には、1ケあたり数分、ま
た、封止材の硬化に、2から5時間を要する。スタッド
・バンプ・ボンディング実装においては、さらにその前
行程として、バンプにAgペーストを転写して、これを
基板に搭載した後、Agペーストを硬化するという工程
が必要となる。この工程には2時間を要する。これに対
して、上記実施形態の方法では、上記封止工程を無くす
ことができ、非常に生産性を向上させることができる。
さらに、上記実施形態では、固体又は半固体の絶縁性樹
脂の封止シート等を用いることにより、例えば分子量の
大きなエポキシ樹脂を用いることができることとなり、
10〜20秒程度の短時間で接合が可能となり、接合時
間の短縮も図ることができ、さらに生産性を向上させる
ことができる。 さらに、以下のような効果をも奏する
ことができる。
のバンプ形成工程を半導体メーカーで行う必要があり、
限定されたメーカーでしかバンプの形成ができない。と
ころが、本発明の上記実施形態によれば、ワイヤボンデ
ィング装置により、汎用のワイヤボンディング用のIC
チップを用いることができ、ICチップの入手が容易と
なる。すなわち、汎用のワイヤボンディング用のICチ
ップを用いることができる理由は、ワイヤボンディング
であれば、Alパッドが形成された通常のICパッド上
に、ワイヤボンディング装置やバンプボンディング装置
を用いてバンプが形成可能であるからである。一方、バ
ンプをメッキで形成する方法(従来例3)によりメッキ
バンプを形成するには、Alパッドの上に、Ti、C
u、Crなどのバリヤメタルを形成したのちにレジスト
をスピンコートで塗布し、露光してバンプ形成部のみ穴
をあける。これに電気を通電して、その穴部分にAuな
どからなるメッキを行うことで形成する。従って、メッ
キバンプを形成するには、大規模なメッキ装置や、シア
ン化合物などの危険物の廃液処理装置を必要とするの
で、通常のアセンブリ工程を行う工場では現実には実施
不可能である。
着剤の転写といった不安定な転写工程での接着剤の転写
量を安定させるためのバンプレベリングが不要となり、
そのようなレベリング工程用のレベリング装置が不要と
なる。その理由は、バンプを押圧しながら基板の電極上
で押しつぶすため、予めバンプだけをレベリングしてお
く必要がないためである。
すれば、バンプ103を回路基板4の電極5にズレて実
装された場合においても、信頼性の高い接合を達成する
こともできる。すなわち、バンプ3をICチップ1上に
形成する際にワイヤボンディングと同様に金線を電気ス
パークにより金ボール96aを形成する。次に、95a
で示す直径Φd−Bumpのボール96aを形成し、こ
れをチャムファー角θcが100°以下となるキャピラ
リー193の93aで示すチャムファー直径φDを金ボ
ール96aの直径d−Bumpの1/2から3/4と
し、キャピラリー193の金ボール96aと接する部分
に平らな部位を設けない先端形状としたキャピラリー1
93でICチップ1の電極2に超音波及び熱圧着により
バンプ103を形成する。上記形状のキャピラリー19
3を用いることで図10(B)のような先端が大略円錐
状のバンプ103をICチップ1の電極2に形成するこ
とができる。上記方法で形成したバンプ103を回路基
板4の電極5に図11(C)のごとく寸法Zだけズレて
実装された場合においても、バンプ103がその先端が
大略円錐形であるためバンプ103の外径の半分までの
ズレである場合はバンプ103の一部が必ず基板4の電
極5と接触することができる。従来のバンプ3の図11
(D)ではバンプ3のいわゆる台座3gの幅寸法dの一
部が接触するが、部分的にしか接触せず不安定な接合と
なる。これを冷熱衝撃試験やリフローにかけた場合に接
合部分がオープンとなる。本発明では、このような不安
定な接合がなくなり、生産歩留まりと信頼性の高い接合
を提供することができる。
板の電極の間に存在する導電粒子の数に依存していた
が、本発明の上記実施形態では、ICチップ側電極と基
板側電極との間の電気的導通のために導電粒子を両電極
間に挟み込む必要が無く、独立した工程としてのレベリ
ング工程においてバンプ3をレベリングせずに回路基板
4の電極5に従来例1、2よりも強い荷重(例えば、1
バンプ3あたり20gf以上の加圧力)で押しつけてバ
ンプ3と電極5とを直接的に接合することができるた
め、介在する粒子数に接続抵抗値が依存せず、安定して
接続抵抗値が得られる。すなわち、上記導電粒子10a
は、バンプ3と基板電極5との直接接合において、導電
粒子10aがバンプ3と基板電極5との間に挟まれた場
合には、基板側の電極5とICチップ側のバンプ3との
間での接続抵抗値を低下せしめることができるといっ
た、付加的効果を奏するものである。
との接合時のバンプ高さを一定に整えるために行ってい
るが、本発明の上記各実施形態ではバンプ3の押しつぶ
しを電極2又は5への接合と同時に行うことができるの
で、独立したレベリング工程が不要であるばかりでな
く、接合時に回路基板4の反りやうねりを変形させて矯
正しながら接合することができるので、又は、バンプ
3,103に付着させた導電性ペーストを硬化して接合
時に導電性ペーストを変形させることにより、バンプ
3,103のレベリングを一切不要として、接合時に回
路基板4の反りやうねりを変形させて矯正しながら接合
するので、反りやうねりに強い。
ップ(1個のICチップ当たり10μmの厚み反り寸法
精度が必要であることを意味する。)、従来例2では2
μm/IC、従来例3でも1μm/ICチップ(バンプ
高さバラツキ±1μm以下)というような高精度の基板
4やバンプ3,103の均一化が必要であり、実際上
は、LCDに代表されるガラス基板が用いられている。
これに対して、本発明の上記実施形態によれば、接合時
に回路基板4の反りやうねりを変形させて矯正しながら
接合するので、反りやうねりのある平面度の悪い基板、
例えば、樹脂基板、フレキシブル基板、多層セラミック
基板などを用いることができ、より低廉で汎用性のある
ICチップの接合方法を提供することができる。
熱硬化性樹脂6mの体積をICチップ1と回路基板4と
の間の空間の体積より大きくするようにすれば、この空
間からはみ出すように流れ出て、封止効果を奏すること
ができる。よって、従来例1で必要とした導電性接着剤
でICチップと回路基板を接合した後にICチップの下
に封止樹脂(アンダーフィルコート)を行う必要がな
く、工程を短縮することができる。
mにその5〜90wt%程度配合することにより、熱硬
化性樹脂の弾性率、熱膨張係数を基板4に最適なものに
コントロールすることができる。これに加えて、通常の
メッキバンプでこれを利用すると、バンプと回路基板の
間に無機フィラーが入り込み、接合信頼性が低くなる。
しかしながら、本発明の上記実施形態のようにスタッド
バンプ(ワイヤーボンディングを応用した形成方法)を
用いるようにすれば、接合開始当初に熱硬化性樹脂6m
中に入り込んできた尖っているバンプ3,103によ
り、無機フィラー6fを、よって、熱硬化性樹脂6m
を、バンプ3,103の外側方向へ押し出さすことによ
り、バンプ3,103が変形していく過程で無機フィラ
ー6fと熱硬化性樹脂6mをバンプ3,103と電極
5,2の間から押し出し、不要な介在物を存在させない
ようにすることができ、より信頼性を向上させることが
できる。
りも生産性よく、低廉な電子部品例えばICチップと回
路基板の接合方法及びその装置を提供することができ
る。
リングをしない図1に示すようなバンプ3の他、図37
(A),(B)にそれぞれ示すようなレベリング済みの
スタッドバンブ300,301を有するICチップ1と
基板4との間での接合にも適用することができる。この
場合、レベリング工程は必要となるが、封止工程が不要
となるなどの他の効果は奏することができる。また、上
記バンプは、めっき又は印刷により、外観が図37
(A),(B)と大略同様に形成されたバンプを使用す
ることもできる。例えば、ICチップの電極上にチタン
やニッケルや金をこの順にめっきでバンプを形成した
り、アルミニウムやニッケルなどと合成樹脂とを混合し
たペーストをICチップの電極上に印刷して乾燥又は硬
化させることにより、ポリマーバンプを形成することも
できる。特に、レベリングしたバンプやめっき又は印刷
により形成したバンプを使用する場合、バンプの変形量
を少ないため、万が一、無機フィラーがバンプと基板電
極との間に挟まれてしまってバンプと基板電極との間の
電気的接続が不安定になる恐れがあるが、バンプと基板
電極との間に導電粒子10aも挟まれることになり、こ
の導電粒子10aによりバンプと基板電極との間の導通
を確保することができる。
部品と回路基板を接合するのに従来要した工程の多くを
無くすことができ、非常に生産性を向上させることがで
きる。
ができる。
のバンプ形成工程を半導体メーカーで行う必要があり、
限定されたメーカーでしかバンプの形成ができない。と
ころが、本発明によれば、ワイヤボンディング装置によ
り、電子部品の例として汎用のワイヤボンディング用の
ICチップを用いることができ、ICチップの入手が容
易となる。
着剤の転写といった不安定な転写工程での接着剤の転写
量を安定させるためのバンプレベリングが不要となり、
そのようなレベリング工程用のレベリング装置が不要と
なる。
品の電極に形成すれば、バンプを回路基板の電極にズレ
て実装された場合においても、バンプがその先端が大略
円錐形であるためバンプの外径の半分までのズレである
場合はバンプの一部が必ず基板の電極と接触することが
できる。従来のバンプではバンプのいわゆる台座の一部
が接触するが、部分的にしか接触せず不安定な接合とな
る。これを冷熱衝撃試験やリフローにかけた場合に接合
部分がオープンとなる。本発明では、このような不安定
な接合がなくなり、生産歩留まりと信頼性の高い接合を
提供することができる。
板の電極の間に存在する導電粒子の数に依存していた
が、本発明では、電子部品側電極と基板側電極との間の
電気的導通のために導電粒子を両電極間に挟み込む必要
が無く、独立した工程としてのレベリング工程において
バンプをレベリングせずに回路基板の電極に従来例1、
2よりも強い荷重(例えば、1バンプあたり20gf以
上の加圧力)で押しつけてバンプと電極とを直接的に接
合することができるため、介在する粒子数に接続抵抗値
が依存せず、安定して接続抵抗値が得られる。すなわ
ち、上記導電粒子は、バンプと基板電極との直接接合に
おいて、導電粒子がバンプと基板電極との間に挟まれた
場合には、基板側の電極と電子部品側のバンプとの間で
の接続抵抗値を低下せしめることができるといった、付
加的効果を奏するものである。
との接合時のバンプ高さを一定に整えるために行ってい
るが、本発明ではバンプの押しつぶしを電極への接合と
同時に行うことができるので、独立したレベリング工程
が不要であるばかりでなく、接合時に回路基板の反りや
うねりを変形させて矯正しながら接合することができる
ので、又は、バンプに付着させた導電性ペーストを硬化
して接合時に導電性ペーストを変形させることにより、
バンプのレベリングを一切不要として、接合時に回路基
板の反りやうねりを変形させて矯正しながら接合するの
で、反りやうねりに強い。
ップ(1個のICチップ当たり10μmの厚み反り寸法
精度が必要であることを意味する。)、従来例2では2
μm/IC、従来例3でも1μm/ICチップ(バンプ
高さバラツキ±1μm以下)というような高精度の基板
やバンプの均一化が必要であり、実際上は、LCDに代
表されるガラス基板が用いられている。これに対して、
本発明によれば、接合時に回路基板の反りやうねりを変
形させて矯正しながら接合することができるので、反り
やうねりのある平面度の悪い基板、例えば、樹脂基板、
フレキシブル基板、多層セラミック基板などを用いるこ
とができ、より低廉で汎用性のあるICチップの接合方
法を提供することができる。
樹脂の体積を電子部品と回路基板との間の空間の体積よ
り大きくするようにすれば、この空間からはみ出すよう
に流れ出て、封止効果を奏することができる。よって、
従来例1で必要とした導電性接着剤でICチップと回路
基板を接合した後にICチップの下に封止樹脂(アンダ
ーフィルコート)を行う必要がなく、工程を短縮するこ
とができる。
〜90wt%程度配合することにより、絶縁性樹脂の弾
性率、熱膨張係数を基板に最適なものにコントロールす
ることができる。これに加えて、通常のメッキバンプで
これを利用すると、バンプと回路基板の間に無機フィラ
ーが入り込み、接合信頼性が低くなる。しかしながら、
本発明のようにスタッドバンプ(ワイヤーボンディング
を応用した形成方法)を用いるようにすれぱ、接合開始
当初に絶縁性樹脂中に入り込んできた尖っているバンプ
により、無機フィラーを、よって、絶縁性樹脂を、バン
プの外側方向へ押し出さすことにより、バンプが変形し
ていく過程で無機フィラーと絶縁性樹脂をバンプと電極
の間から押し出し、不要な介在物を存在させないように
することができ、より信頼性を向上させることができ
る。
場合には、平均粒径が3μm以上の大きな無機フィラー
を用いるようにするか、複数の異なる平均粒径を持つ無
機フィラーを用いるようにするか、一方の無機フィラー
の平均粒径は、他方の無機フィラーの平均粒径の2倍以
上異なっている無機フィラーを用いるようにするか、少
なくとも2種類の無機フィラーのうちの一方の無機フィ
ラーは3μmを超える平均粒径を持ち、他方の無機フィ
ラーは3μm以下の平均粒径を持つ無機フィラーを用い
るようにすれば、無機フィラーの周りにおける吸湿量を
減らしめることができ、耐湿性を向上させることが可能
となるとともに、無機フィラーの量を増加させることが
できて、フィルム化(固体化)することが容易になる上
に、異方性導電層例えば異方性導電膜シート又は異方性
導電膜形成用接着剤の線膨張係数を低下させることがで
き、より長寿命化させることができて、信頼性を向上さ
せることができる。。
ラーは上記絶縁性樹脂と同一材料からなるようにすれ
ば、応力緩和作用を奏するようにすることができ、又、
平均粒径の大きい一方の無機フィラーは上記絶縁性樹脂
であるエポキシ樹脂よりも柔らかく、上記一方の無機フ
ィラーが圧縮されるようにすれば、応力緩和作用を奏す
るようにすることもできる。
層との接合界面では無機フィラーが存在しないかその量
を少なくすれば、絶縁性樹脂本来の接着性が発揮され
て、上記接合界面で接着性の高い絶縁性樹脂が多くな
り、電子部品又は上記基板と絶縁性樹脂との密着強度を
向上させることができて、無機フィラーによる線膨張係
数を下げる効果を持たせたまま、電子部品又は上記基板
との接着性が向上する。これにより、各種信頼性試験で
の寿命が向上するとともに、曲げに対しての剥離強度が
向上する。
層では、電子部品表面に用いられる膜素材に対して密着
性を向上させる絶縁性樹脂を用いる一方、上記基板に接
触する部分又は層では、基板表面の材料に対して密着性
を向上させる絶縁性樹脂を用いるようにすれば、さらに
密着性を向上させることができる。なお、上記各実施形
態において、上記超音波を印加して上記金バンプと上記
基板の上記電極とを金属接合するとき及び上記基板の反
りの矯正と上記バンプを押しつぶすときの両方の工程に
おいて上記電子部品及び基板の両方とも加熱することな
く、それぞれ、行ったのち、上記電子部品側から、又は
基板側から、又は、上記電子部品側と上記基板側の両方
から加熱するようにしてもよい。
品を接合した後に、電子部品と基板の間に流し込む封止
樹脂工程やバンプの高さを一定に揃えるバンプレベリン
グ工程を必要とせず、電子部品を基板に生産性良くかつ
高信頼性で接合する回路基板への電子部品の実装方法及
び装置を提供することができる。
(F)、(G)はそれぞれ本発明の第1実施形態にかか
る回路基板への電子部品例えばICチップの実装方法を
示す説明図である。
かる回路基板への電子部品例えばICチップの実装方法
において、熱硬化性樹脂中の無機フィラーが接合開始当
初に熱硬化性樹脂中に入り込んできた尖っているバンプ
によりバンプ外側方向へ押し出される状態を示す説明
図、及び、(C)はバンプと基板電極の間に無機フィラ
ーが入り込まない状態を示す説明図である。
(F)、(G)はそれぞれ本発明の第1実施形態におけ
る実装方法において、ICチップのワイヤボンダーを用
いたバンプ形成工程を示す説明図である。
第1実施形態にかかる実装方法において、回路基板とI
Cチップの接合工程を示す説明図である。
第1実施形態である実装方法において回路基板とICチ
ップの接合工程を示す説明図である。
明の第3実施形態の実装方法において異方性導電膜シー
トに代えて、熱硬化性接着剤を回路基板上に配置するこ
とを説明するための説明図、及び、(D),(E)はそ
れぞれ上記第1実施形態での接合状態の拡大説明図であ
る。
(F)は、それぞれ、本発明の第3実施形態の実装方法
において、図6の変形例として、異方性導電膜シートに
代えて、熱硬化性接着剤を回路基板上に配置することを
説明するための説明図である。
第5実施形態にかかる実装方法において、回路基板とI
Cチップの接合工程を示す説明図である。
第5実施形態である実装方法において回路基板とICチ
ップの接合工程を示す説明図である。
れ本発明の第6実施形態である実装方法において回路基
板とICチップの接合工程を示す説明図である。
はそれぞれ本発明の第6実施形態である実装方法におい
て回路基板とICチップの接合工程を示す説明図であ
る。
れ本発明の第7実施形態である実装方法において回路基
板とICチップの接合工程を示す説明図である。
おいて回路基板とICチップの接合工程を示す説明図で
ある。
ートをICチップ1側に形成した第1実施形態の変形例
を示す説明図、及び、熱硬化性接着剤をICチップ1側
に形成した第1実施形態の変形例を示す説明図である。
を示す断面図である。
とのICチップの接合方法を示す説明図である。
径のバンプの場合の抵抗値と荷重との関係のグラフの図
である。
0μmのそれぞれの外径のバンプと最低荷重との関係に
基づき信頼性の高い領域を示したグラフの図である。
(異方性導電膜シート)の加熱温度と反応率とのグラフ
の図である。
載装置の斜視図である。
れ図20の電子部品搭載装置での部品側での位置認識動
作を示す斜視図、部品の位置認識画像の図、基板側での
位置認識動作を示す斜視図、基板の位置認識画像の図で
ある。
置の概略図である。
置の概略図である。
記実施形態の工法との比較説明のためのバンプ付近の拡
大断面図である。
の電子部品例えばICチップの実装方法及び装置により
接合された接合状態の模式断面図である。
子部品例えばICチップの実装方法及び装置により使用
される樹脂シートの部分拡大模式断面図である。
への電子部品例えばICチップの実装方法及び装置によ
り接合された接合状態での絶縁性樹脂と無機フィラーの
模式断面図である。
れ本発明の第14実施形態にかかる回路基板への電子部
品例えばICチップの実装方法及び装置により使用され
る異方性導電層の種々の例を示す電子部品ユニットの模
式断面図である。
れ本発明の第14実施形態の変形例にかかる回路基板へ
の電子部品例えばICチップの実装方法及び装置により
使用される異方性導電層の種々の例の模式断面図であ
る。
態にかかる回路基板への電子部品例えばICチップの実
装方法及び装置により使用される異方性導電層を使用し
て接合された接合状態の模式断面図である。
態にかかる回路基板への電子部品例えばICチップの実
装方法及び装置により使用される異方性導電層を使用し
て接合された接合状態の模式断面図である。
それぞれ示された上記第14実施形態にかかる回路基板
への電子部品例えばICチップの実装方法及び装置によ
り使用される異方性導電層を使用して接合された接合状
態の模式断面図である。
(E),(F)はそれぞれ上記第14実施形態にかかる
回路基板への電子部品例えばICチップの実装方法及び
装置により使用される異方性導電層の無機フィラーの量
と異方性導電層の厚み方向の位置との様々な関係のグラ
フを示す図である。
への電子部品例えばICチップの実装方法及び装置によ
り使用される異方性導電層の製造工程の説明図である。
粒子の平均直径と無機フィラーの粒子の平均直径の分布
図である。
態の変形例において使用可能なバンプの例を示す図であ
る。
3g…台座、4…回路基板、6b…異方性導電膜形成用
熱硬化性接着剤、6f…無機フィラー、6f−1…平均
粒径の大きな無機フィラー、6f−2…平均粒径の小さ
な無機フィラー、6m…異方性導電層(例としては熱硬
化性樹脂)、6v…第4樹脂層、6w…第5樹脂層、6
x…第1樹脂層、6y…第2樹脂層、6z…第3樹脂
層、7…貼付けツール、8…接合ツール、8a…ヒー
タ、9,109,201…ステージ、10…異方性導電
膜シート、10a…導電粒子、10s…異方性導電膜シ
ートを構成していて硬化した樹脂、93,193…キャ
ピラリー、193a…先端部位、93b…平らな部位、
95…ワイヤ、96,96a…ボール、98…湾曲部、
99…ループ、200…保持部材、670…ローラ、6
71…絶縁性樹脂シート体、672…ベースフィルム、
673…第1樹脂シート、674…第2樹脂シート、7
00…ICチップ及び/又は基板に接触する部分(無機
フィラー量が少ないか、もしくは上記無機フィラーを配
合しない部分)、701…他の部分(無機フィラー量が
多い部分)、702…無機フィラー量が少ないか、もし
くは上記無機フィラーを配合しない部分、703…無機
フィラー量が多い部分。
Claims (55)
- 【請求項1】 ワイヤボンディングと同様に金属線(9
5)の先端に電気スパークによりボール(96,96
a)を形成し、上記形成されたボールをキャピラリー
(93,193)により電子部品(1)の電極(2)に
超音波熱圧着してバンプ(3,103)を形成し、 無機フィラーを配合した絶縁性樹脂に導電粒子(10
a)を配合した異方性導電層(10)を介在させなが
ら、上記電子部品の上記電極と回路基板(4)の電極
(5)とを位置合わせして上記電子部品を上記基板に搭
載し、 その後、上記電子部品側から加熱しながら、又は基板側
から加熱しながら、又は、上記電子部品側と上記基板側
の両方から加熱しながら、ツール(8)により上記電子
部品を上記回路基板に1バンプあたり20gf以上の加
圧力により押圧し、上記基板の反りの矯正と上記バンプ
を押しつぶしながら、上記電子部品と上記回路基板の間
に介在する上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂を硬化し
て、上記電子部品と上記回路基板を接合して上記電子部
品の上記電極と上記回路基板の上記電極を電気的に接続
するようにしたことを特徴とする電子部品の実装方法。 - 【請求項2】 上記バンプを形成したのち、上記異方性
導電層を介在させながら、上記電子部品の上記電極と上
記回路基板(4)の上記電極(5)とを位置合わせして
上記電子部品を上記基板に搭載する前に、 上記形成されたバンプを、一度、20gf以下の荷重で
押圧して上記バンプのネック部分の倒れを防止するよう
に先端を整えるようにした請求項1に記載の電子部品の
実装方法。 - 【請求項3】 上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂(6
m)が絶縁性熱硬化性エポキシ樹脂であり、この絶縁性
熱硬化性エポキシ樹脂に配合する上記無機フィラーの量
は上記絶縁性熱硬化性エポキシ樹脂の5〜90wt%で
ある請求項1又は2に記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項4】 上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂(6
m)は当初上記基板に塗布する際に液体であり、上記基
板に塗布後、上記基板を炉(503)内に入れて上記塗
布された絶縁性樹脂の液体を硬化させることにより、又
は、加熱されたツール(78)により上記塗布された絶
縁性樹脂の液体を押圧することにより、半固体化したの
ち、上記電子部品を上記基板に搭載する請求項1〜3の
いずれかに記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項5】 ワイヤボンディングと同様に金属線(9
5)の先端に電気スパークによりボール(96,96
a)を形成し、上記形成されたボールをキャピラリー
(93,193)により電子部品(1)の電極(2)に
超音波熱圧着して金バンプ(3,103)を形成し、 上記形成されたバンプをレベリングせずに、無機フィラ
ーを配合した絶縁性樹脂に導電粒子(10a)を配合し
た異方性導電層(10)を介在させながら、上記電子部
品の上記電極と回路基板(4)の電極(5)とを位置合
わせして上記電子部品を上記基板に搭載し、 その後、ツール(8)により上記電子部品の上面側から
荷重を印加して上記金バンプのネック部分の倒れを防止
するように先端を整えるとともに超音波を印加して上記
金バンプと上記基板の上記電極とを金属接合し、 次に、上記電子部品の上記上面側から加熱しながら、又
は、上記基板側から加熱しながら、又は、上記電子部品
側と上記基板側の両方から加熱しながら、上記電子部品
を上記回路基板に1バンプあたり20gf以上の加圧力
により押圧し、上記基板の反りの矯正と上記バンプを押
しつぶしながら、上記電子部品と上記回路基板の間に介
在する上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂を硬化して、
上記電子部品と上記回路基板を接合して上記電子部品の
上記電極と上記回路基板の上記電極を電気的に接続する
ようにしたことを特徴とする電子部品の実装方法。 - 【請求項6】 上記電子部品(1)は複数の電極(2)
を有し、上記位置合わせの前に、上記回路基板(4)
に、上記異方性導電層として、上記電子部品(1)の上
記複数の電極(2)を結んだ外形寸法(OL)より小さ
い形状寸法の固形の異方性導電膜シート(10)を貼り
付けたのち上記位置合わせを行い、上記接合において
は、上記異方性導電膜シート(10)を加熱しながら、
上記電子部品を上記回路基板に加圧押圧して、上記回路
基板の反りの矯正を同時に行いながら、上記電子部品と
上記回路基板の間に介在する上記絶縁性樹脂を硬化し
て、上記電子部品と上記回路基板を接合するようにした
請求項1〜5のいずれかに記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項7】 上記バンプを上記電子部品上に形成する
際にワイヤボンディングと同様に金属線(95)の先端
に電気スパークにより金ボール(96a)を形成すると
き、チャムファー角(θc)を100°以下とし、か
つ、上記金ボールと接する部分に平らな部位を設けない
先端形状を有する上記キャピラリーにより、先端が大略
円錐状の上記金バンプを上記電子部品の上記電極に形成
する請求項1〜6のいずれかに記載の電子部品の実装方
法。 - 【請求項8】 ワイヤボンディングと同様に金属線(9
5)の先端に電気スパークによりボール(96,96
a)を形成し、上記形成されたボールをキャピラリー
(93,193)により電子部品(1)の電極(2)に
バンプ(3,103)を形成し、 上記形成されたバンプをレベリングせずに、無機フィラ
ーを配合した絶縁性樹脂に導電粒子(10a)を配合し
た異方性導電層(10)を介在させながら、上記電子部
品の上記電極と回路基板(4)の電極(5)とを位置合
わせして上記電子部品を上記基板に搭載し、 その後、所定温度に加熱されたツール(8)により上記
電子部品の上面から加熱しながら、加圧力として上記電
子部品を上記回路基板に圧力P1により押圧して上記基
板の反りの矯正を行いながら、上記電子部品と上記回路
基板の間に介在する上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂
を硬化し、 その後、所定時間後、上記加圧力を上記圧力P1より低
い圧力P2に降下させて上記異方性導電層の上記絶縁性
樹脂の硬化時の応力を緩和しながら、上記電子部品と上
記回路基板を接合して上記電子部品の上記電極と上記回
路基板の上記電極を電気的に接続するようにしたことを
特徴とする電子部品の実装方法。 - 【請求項9】 上記圧力P1は20gf/バンプ以上、
上記圧力P2は上記圧力P1の1/2以下とする請求項
8に記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項10】 無機フィラーを配合した絶縁性樹脂に
導電粒子(10a)を配合した異方性導電層(10)
を、回路基板(4)の電極(5)又は電子部品(1)に
貼り付ける装置(7,109,200,201)と、 上記電子部品(1)の電極(2)にワイヤボンディング
と同様に金属線(95)の先端に電気スパークによりボ
ール(96,96a)を形成し、これをキャピラリー
(93,193)により上記基板の上記電極に超音波熱
圧着して形成してレベリングしないバンプ(3,10
3)を形成する装置(93,193)と、 上記電子部品を上記回路基板(4)の上記電極(5)に
位置合わせして搭載する装置(600)と、 ツール(8)により、加熱しながら、上記電子部品を上
記回路基板に1バンプあたり20gf以上の加圧力によ
り押圧し、上記基板の反りの矯正を行いながら、上記電
子部品と上記回路基板の間に介在する上記異方性導電層
の上記絶縁性樹脂を硬化して、上記電子部品と上記回路
基板を接合して上記電子部品の上記電極と上記回路基板
の上記電極を電気的に接続する装置(8,9)とを備え
るようにしたことを特徴とする電子部品の実装装置。 - 【請求項11】 上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂が
絶縁性熱硬化性エポキシ樹脂であり、この絶縁性熱硬化
性エポキシ樹脂に配合する上記無機フィラーの量は上記
絶縁性熱硬化性エポキシ樹脂の5〜90wt%である請
求項10に記載の電子部品の実装装置。 - 【請求項12】 上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂
(6m)は液体であり、上記絶縁性樹脂の液体を上記基
板に塗布するディスペンサ(502)と、 該ディスペンサにより上記基板に塗布された上記絶縁性
樹脂の液体を、上記塗布された基板を挿入して硬化させ
て上記絶縁性樹脂を半固体化する炉(503)とを備え
るようにした請求項10又は11に記載の電子部品の実
装装置。 - 【請求項13】 上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂
(6m)は液体であり、上記絶縁性樹脂の液体を上記基
板に塗布するディスペンサ(502)と、 該ディスペンサにより上記基板に塗布された上記絶縁性
樹脂の液体を押圧して上記絶縁性樹脂を半固体化する装
置(78)とを備える請求項10又は11に記載の電子
部品の実装装置。 - 【請求項14】無機フィラーを配合した絶縁性樹脂に導
電粒子(10a)を配合した異方性導電層(10)を、
回路基板(4)の電極(5)又は電子部品(1)に貼り
付ける装置(7,109,200,201)と、 上記電子部品(1)の電極(2)にワイヤボンディング
と同様に金属線(95)の先端に電気スパークによりボ
ール(96,96a)を形成し、これをキャピラリー
(93,193)により上記基板の上記電極に超音波熱
圧着して形成してレベリングしない金バンプ(3,10
3)を形成する装置(93,193)と、 上記電子部品を上記回路基板(4)の上記電極(5)に
位置合わせして搭載する装置(600)と、 ツール(628)により上記電子部品の上面から荷重を
印加して上記金バンプのネック部分の倒れを防止するよ
うに先端を整えるとともに超音波を印加して上記金バン
プと上記基板の上記電極とを金属接合する装置(62
0)と、 ツール(8)により加熱しながら、上記電子部品を上記
回路基板に1バンプあたり20gf以上の加圧力により
押圧し、上記基板の反りの矯正を行うとともに上記バン
プを押しつぶしながら、上記電子部品と上記回路基板の
間に介在する上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂を硬化
して、上記電子部品と上記回路基板を接合して上記電子
部品の上記電極と上記回路基板の上記電極を電気的に接
続する装置(8,9)とを備えるようにしたことを特徴
とする電子部品の実装装置。 - 【請求項15】 上記位置合わせの前に、上記回路基板
(4)に、上記異方性導電層として、上記電子部品
(1)の電極(2)を結んだ外形寸法(OL)より小さ
い形状寸法の固形の異方性導電膜シート(10)を貼り
付ける装置(640)と、 この後、上記回路基板と電子部品の位置合わせを行い装
着する装置(600)と、 接合においては、上記異方性導電膜シート(10)を加
熱しながら、上記電子部品を上記回路基板に加圧押圧し
て、上記回路基板の反りの矯正を同時に行いながら、上
記電子部品と上記回路基板の間に介在する上記異方性導
電膜シートを硬化して、上記電子部品と上記回路基板を
接合する装置(7,8)を具備する請求項10〜13の
いずれかに記載の電子部品の実装装置。 - 【請求項16】 上記金ボール(96a)を形成する装
置(93,193)は、上記金ボールと接する部分に平
らな部位を設けない先端形状を有するとともにチャムフ
ァー角(θc)が100°以下となる上記キャピラリー
を有して、該キャピラリーにより、先端が大略円錐状の
上記金バンプを上記電子部品の上記電極に形成する請求
項10〜15のいずれかに記載の電子部品の実装装置。 - 【請求項17】 無機フィラーを配合した絶縁性樹脂に
導電粒子(10a)を配合した異方性導電層(10)を
回路基板(4)又は電子部品(1)に貼り付ける装置
(7,109,200,201)と、 上記電子部品(1)の電極(2)にワイヤボンディング
同様に金属線(95)の先端に電気スパークによりボー
ル(96,96a)を形成し、これをキャピラリー(9
3,193)により上記基板の上記電極に形成してレベ
リングしないバンプ(3,103)を形成する装置(9
3,193)と、 上記電子部品を上記回路基板(4)の上記電極(5)に
位置合わせして搭載する装置(600)と、 所定温度に加熱されたツール(8)により、上記電子部
品の上面から加熱しながら、加圧力として上記電子部品
を上記回路基板に圧力P1により押圧して上記基板の反
りの矯正を行いながら、上記電子部品と上記回路基板の
間に介在する上記絶縁性樹脂を硬化し、その後、所定時
間後、上記加圧力を上記圧力P1より低い圧力P2に降
下させて上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂の硬化時の
応力を緩和しながら上記電子部品と上記回路基板を接合
して上記電子部品の上記電極と上記回路基板の上記電極
を電気的に接続する装置(8,9)とを備えるようにし
たことを特徴とする電子部品の実装装置。 - 【請求項18】 上記圧力P1は20gf/バンプ以
上、上記圧力P2は上記圧力P1の1/2以下とする請
求項17に記載の電子部品の実装装置。 - 【請求項19】 上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂に
配合する上記無機フィラーの平均粒径が3μm以上であ
ることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電
子部品の実装方法。 - 【請求項20】 上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂に
配合する上記無機フィラーは、異なる平均粒径を持つ複
数種類の無機フィラー(6f−1,6f−2)である請
求項1〜3,19のいずれかに記載の電子部品の実装方
法。 - 【請求項21】 上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂に
配合する上記無機フィラーは、複数の異なる平均粒径を
持つ少なくとも2種類の無機フィラー(6f−1,6f
−2)であって、上記少なくとも2種類の無機フィラー
のうちの一方の無機フィラー(6f−1)の平均粒径
は、上記少なくとも2種類の無機フィラーのうちの他方
の無機フィラー(6f−2)の平均粒径の2倍以上異な
っている請求項1〜3,19のいずれかに記載の電子部
品の実装方法。 - 【請求項22】 上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂に
配合する上記無機フィラーは、複数の異なる平均粒径を
持つ少なくとも2種類の無機フィラー(6f−1,6f
−2)であって、上記少なくとも2種類の無機フィラー
のうちの一方の無機フィラー(6f−1)は3μmを超
える平均粒径を持ち、上記少なくとも2種類の無機フィ
ラーのうちの他方の無機フィラー(6f−2)は3μm
以下の平均粒径を持つ請求項1〜3,19のいずれかに
記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項23】 上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂
(6m)に配合する上記無機フィラー(6f)は、複数
の異なる平均粒径を持つ少なくとも2種類の無機フィラ
ー(6f−1,6f−2)であって、上記少なくとも2
種類の無機フィラーのうちの平均粒径の大きい一方の無
機フィラー(6f−1)は上記絶縁性樹脂と同一材料か
らなることにより、応力緩和作用を奏する請求項1〜
3,19のいずれかに記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項24】 上記異方性導電層の上記絶縁性樹脂
(6m)に配合する上記無機フィラー(6f)は、複数
の異なる平均粒径を持つ少なくとも2種類の無機フィラ
ー(6f−1,6f−2)であって、上記少なくとも2
種類の無機フィラーのうちの平均粒径の大きい一方の無
機フィラー(6f−1)は上記絶縁性樹脂(6m)であ
るエポキシ樹脂よりも柔らかく、上記一方の無機フィラ
ー(6f−1)が圧縮されることにより、応力緩和作用
を奏する請求項1〜3,19のいずれかに記載の電子部
品の実装方法。 - 【請求項25】 上記異方性導電層は、上記電子部品又
は上記基板のいずれか一方に接触する部分が、他の部分
よりも上記無機フィラー量が少ないようにした請求項1
〜3,19〜24のいずれかに記載の電子部品の実装方
法。 - 【請求項26】 上記異方性導電層は、上記電子部品又
は上記基板のいずれか一方に接触する部分に位置されか
つ上記絶縁性樹脂と同一の絶縁性樹脂に上記無機フィラ
ーを配合した第1樹脂層(6x)と、上記第1樹脂層に
接触し、かつ、上記第1樹脂層よりも上記無機フィラー
量が少ない絶縁性樹脂で構成される第2樹脂層(6y)
とを備える請求項25に記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項27】 上記異方性導電層は、上記電子部品及
び上記基板にそれぞれ接触する部分が、他の部分よりも
上記無機フィラー量が少ないようにした請求項25に記
載の電子部品の実装方法。 - 【請求項28】 上記異方性導電層は、上記第1樹脂層
の上記第2樹脂層とは反対側に、上記第1樹脂層よりも
上記無機フィラー量が少ない絶縁性樹脂で構成される第
3樹脂層(6z)をさらに備えて、上記第1樹脂層と上
記第3樹脂層は、それぞれ、上記電子部品と上記基板に
接触する請求項26に記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項29】 上記電子部品及び上記基板にそれぞれ
接触する部分は、その上記無機フィラー量が20wt%
未満にする一方、上記他の部分はその上記無機フィラー
量が20wt%以上である請求項27に記載の電子部品
の実装方法。 - 【請求項30】 上記第1樹脂層及び上記第3樹脂層の
それぞれは、その上記無機フィラー量が20wt%未満
にする一方、上記第2樹脂層はその上記無機フィラー量
が20wt%以上である請求項28に記載の電子部品の
実装方法。 - 【請求項31】 上記異方性導電層は、上記電子部品又
は上記基板のいずれか一方に接触する部分から他の部分
に向かって、上記無機フィラー量が徐々に又は段階的に
少なくなるようにした請求項1〜3,19〜24のいず
れかに記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項32】 上記異方性導電層は、上記電子部品及
び上記基板にそれぞれ接触する部分から他の部分に向か
って、上記無機フィラー量が徐々に又は段階的に少なく
なるようにした請求項31に記載の電子部品の実装方
法。 - 【請求項33】 上記電子部品に接触する部分では、電
子部品表面に用いられる膜素材に対して密着性を向上さ
せる絶縁性樹脂を用いる一方、上記基板に接触する部分
では、基板表面の材料に対して密着性を向上させる絶縁
性樹脂を用いるようにした請求項25,27,29,3
1のいずれかに記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項34】 上記電子部品に接触する上記樹脂層で
は、電子部品表面に用いられる膜素材に対して密着性を
向上させる絶縁性樹脂を用いる一方、上記基板に接触す
る上記樹脂層では、基板表面の材料に対して密着性を向
上させる絶縁性樹脂を用いるようにした請求項26,2
8,30,32のいずれかに記載の電子部品の実装方
法。 - 【請求項35】 上記異方性導電層(10)は、上記電
子部品又は上記基板のいずれか一方に接触する部分が、
上記無機フィラーを配合しないようにした請求項1〜
3,19〜24のいずれかに記載の電子部品の実装方
法。 - 【請求項36】 上記異方性導電層(10)は、上記電
子部品又は上記基板のいずれか一方に接触する部分に位
置されかつ上記絶縁性樹脂と同一の絶縁性樹脂に上記無
機フィラーを配合した第1樹脂層(6x)と、上記第1
樹脂層に接触し、かつ、上記無機フィラーを配合しない
絶縁性樹脂で構成される第2樹脂層(6y)とを備える
請求項35に記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項37】 上記異方性導電層(10)は、上記電
子部品及び上記基板にそれぞれ接触する部分が、上記無
機フィラーを配合しないようにした請求項35に記載の
電子部品の実装方法。 - 【請求項38】 上記異方性導電層(10)は、上記第
1樹脂層の上記第2樹脂層とは反対側に、上記無機フィ
ラーを配合しない絶縁性樹脂で構成される第3樹脂層
(6z)をさらに備えて、上記第1樹脂層と上記第3樹
脂層は、それぞれ、上記電子部品と上記基板に接触する
請求項36に記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項39】 上記電子部品及び上記基板にそれぞれ
接触する部分は、上記無機フィラーを配合しないように
する一方、上記他の部分はその上記無機フィラー量が2
0wt%以上である請求項37に記載の電子部品の実装
方法。 - 【請求項40】 上記第1樹脂層及び上記第3樹脂層の
それぞれは、上記無機フィラーを配合しないようにする
一方、上記第2樹脂層はその上記無機フィラー量が20
wt%以上である請求項38に記載の電子部品の実装方
法。 - 【請求項41】 上記異方性導電層(10)は、上記電
子部品及び上記基板に接触する部分に位置されかつ上記
無機フィラーを配合した絶縁性樹脂で構成される第4樹
脂層(6v)と、上記電子部品と上記基板との中間部分
に位置されかつ上記第4樹脂層よりも上記無機フィラー
量が少ない絶縁性樹脂で構成される第5樹脂層(6w)
とを備える請求項1〜3,19〜24のいずれかに記載
の電子部品の実装方法。 - 【請求項42】 上記異方性導電層(10)は、上記電
子部品及び上記基板に接触する部分に位置されかつ上記
無機フィラーを配合した絶縁性樹脂で構成される第4樹
脂層(6v)と、上記電子部品と上記基板との中間部分
に位置されかつ上記無機フィラー量が含まれていない絶
縁性樹脂で構成される第5樹脂層(6w)とを備える請
求項1〜3,19〜24のいずれかに記載の電子部品の
実装方法。 - 【請求項43】 上記異方性導電層(10)は、上記電
子部品及び上記基板にそれぞれ接触する部分から、上記
電子部品及び上記基板との中間部分に向かって、上記無
機フィラー量が徐々に少なくなるようにした請求項1〜
3,19〜24のいずれかに記載の電子部品の実装方
法。 - 【請求項44】 上記異方性導電層(10)は、上記電
子部品の近傍部分、次いで、上記基板の近傍部分、次い
で、上記電子部品の近傍部分と上記基板の近傍部分との
中間部分の順に上記無機フィラー量が少ないようにした
請求項1〜3,19〜24のいずれかに記載の電子部品
の実装方法。 - 【請求項45】 上記異方性導電層(10)の上記電子
部品の近傍部分と上記基板の近傍部分とのそれぞれの無
機フィラー量は、上記電子部品の上記異方性導電層に接
触する部分の線膨張係数と上記基板の上記異方性導電層
に接触する部分の線膨張係数とにそれぞれ対応して配合
されるようにした請求項43又は44に記載の電子部品
の実装方法。 - 【請求項46】 電子部品(1)の電極(2)に形成さ
れたバンプ(3,103)を、絶縁性樹脂(6m)に無
機フィラー(6f)が配合されかつ硬化された異方性導
電層(10)を介在させかつ上記バンプが押しつぶされ
た状態で、回路基板(4)の電極(5)に接合されて上
記電子部品の上記電極と上記回路基板の上記電極を電気
的に接続しており、 上記異方性導電層(10)は、上記電子部品又は上記基
板のいずれか一方に接触する部分が、他の部分よりも上
記無機フィラー量が少ないようにしたことを特徴とする
電子部品ユニット。 - 【請求項47】 電子部品(1)の電極(2)に形成さ
れたバンプ(3,103)を、絶縁性樹脂(6m)に無
機フィラー(6f)が配合されかつ硬化された異方性導
電層(10)を介在させかつ上記バンプが押しつぶされ
た状態で、回路基板(4)の電極(5)に接合されて上
記電子部品の上記電極と上記回路基板の上記電極を電気
的に接続しており、 上記異方性導電層(10)は、上記電子部品又は上記基
板のいずれか一方に接触する部分に位置されかつ上記絶
縁性樹脂と同一の絶縁性樹脂に上記無機フィラーを配合
した第1樹脂層(6x)と、上記第1樹脂層に接触し、
かつ、上記第1樹脂層よりも上記無機フィラー量が少な
い絶縁性樹脂で構成される第2樹脂層(6y)とを備え
るようにしたことを特徴とする電子部品ユニット。 - 【請求項48】 上記超音波を印加して上記金バンプと
上記基板の上記電極とを金属接合するとき、上記電子部
品の上記上面側から加熱しながら、又は、上記基板側か
ら加熱しながら、又は、上記電子部品側と上記基板側の
両方から加熱するようにした請求項5に記載の電子部品
の実装方法。 - 【請求項49】 請求項1〜9,19〜45,48のい
ずれかに記載の電子部品の実装方法により上記電子部品
が上記基板に実装された電子部品ユニット。 - 【請求項50】 上記バンプはめっき又は印刷により形
成したバンプである請求項1〜9,19〜45のいずれ
かに記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項51】 上記バンプはめっき又は印刷により形
成したバンプである請求項46〜49のいずれかに記載
の電子部品ユニット。 - 【請求項52】 上記異方性導電層は、上記無機フィラ
ーを配合した固形の絶縁性樹脂に、上記無機フィラーの
平均粒径より大きい平均直径を有する導電粒子(10
a)を配合した請求項1〜9,19〜45,50のいず
れかに記載の電子部品の実装方法。 - 【請求項53】 上記異方性導電層は、上記無機フィラ
ー(6f)を配合した固形の絶縁性樹脂に、上記無機フ
ィラーの平均粒径がより大きい平均直径を有する導電粒
子(10a)を配合した請求項10〜18のいずれかに
記載の電子部品の実装装置。 - 【請求項54】 上記異方性導電層は、上記無機フィラ
ー(6f)を配合した固形の絶縁性樹脂に、上記無機フ
ィラーの平均粒径がより大きい平均直径を有する導電粒
子(10a)を配合した請求項46〜49,51のいず
れかに記載の電子部品ユニット。 - 【請求項55】 上記超音波を印加して上記金バンプと
上記基板の上記電極とを金属接合する装置は、上記電子
部品の上記上面側から、又は、上記基板側から、又は、
上記電子部品側と上記基板側の両方から加熱する加熱部
材を備えて、上記金属接合時に上記加熱部材により加熱
するようにした請求項14に記載の電子部品の実装装
置。
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