JP2003282636A - 接続構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
電気的に接続した接続構造体を製造するにあたり、ボイ
ドの巻き込みを低減させ、また、接続端子間に異方導電
性接着剤の導電性粒子を確実に捕捉させる。 【解決手段】 第1の接続端子(回路基板の接続端子
3)上に第2の接続端子(半導体素子の接続端子6)を
熱硬化型異方導電性接着剤(異方導電性フィルム4)を
介して対向させ、熱硬化型異方導電性接着剤を加熱硬化
しつつ第2の接続端子を押圧することにより第1の接続
端子と第2の接続端子が電気的に接続した接続構造体を
得る接続構造体の製造方法において、第2の接続端子の
押圧速度を50mm/分以下とし、かつ、加熱硬化によ
り熱硬化型異方導電性接着剤の粘度が107 Pa・sと
なる前に第1の接続端子と第2の接続端子とを熱硬化型
異方導電性接着剤中の導電性粒子を介して接触させる。
Description
子とそこに実装する電子部品の接続端子のように、相対
する接続端子が異方導電性接着剤により電気的に接続さ
れている接続構造体の製造方法に関する。
続する方法の一つに、電子部品の接続端子と回路基板の
接続端子とを、熱硬化型絶縁性接着剤中に導電性粒子を
分散させてなる異方導電性接着剤を介して加熱加圧する
方法がある。
すように、ステージ1に回路基板2を載置し、回路基板
2の接続端子3上にフィルム状に成形した異方導電性接
着剤(異方導電性フィルム4)を重ね、あるいはペース
ト状の異方導電性接着剤の塗布により熱硬化型異方導電
性接着剤層を形成し、その上に、半導体素子5を該半導
体素子の接続端子6を回路基板2側に向けて配し、半導
体素子5をボンダー等の加熱加圧装置7で押圧する。こ
うして、図1(b)のように双方の接続端子3、6を電
気的に接続する仮圧着を行う。図中、符号8は熱硬化型
絶縁性接着剤、符号9は導電性粒子である。
て加熱加圧することにより本圧着を行い、さらに加熱炉
を用いてアフターキュアリングを行う。
方法では、図2に示すように、仮圧着の加熱加圧時にボ
イド10が巻き込まれ、そのボイド10によって回路基
板2と半導体素子5との密着力が低下し、回路基板2あ
るいは半導体素子5の剥離が引き起こされ、接続不良が
生じる場合がある。
板2の接続端子3のパターンが微細化し、双方の接続端
子3、6のラップ面積が狭くなると、これらの接続端子
3、6の間に導電性粒子9を挟み込むことが難しくな
る。そのため、図3に示すように、半導体素子5の接続
端子6と回路基板2の接続端子3との間に導電性粒子9
が十分に挟み込まれることなく、半導体素子5と回路基
板2とが接着され、接続不良が生じるという問題があ
る。
子とそこに実装する半導体素子の接続端子のように、相
対する接続端子を異方導電性接着剤により電気的に接続
した接続構造体を製造するにあたり、ボイドの巻き込み
を低減させ、また、接続端子間に異方導電性接着剤の導
電性粒子が確実に捕捉されるようにし、接続信頼性を向
上させることを目的とする。
続端子を熱硬化型異方導電性接着剤を介して加熱加圧す
る接続構造体の製造方法において、加熱加圧時の接続端
子の押圧速度を特定の範囲に制御することによりボイド
を低減させ、接続端子間に捕捉される導電性粒子の数を
向上させられることを見出した。
の接続端子を熱硬化型異方導電性接着剤を介して対向さ
せ、熱硬化型異方導電性接着剤を加熱硬化しつつ第2の
接続端子を押圧することにより第1の接続端子と第2の
接続端子が電気的に接続した接続構造体を得る接続構造
体の製造方法において、第2の接続端子の押圧速度を5
0mm/分以下とし、かつ、加熱硬化により熱硬化型異
方導電性接着剤の粘度が107 Pa・sとなる前に第1
の接続端子と第2の接続端子とを熱硬化型異方導電性接
着剤中の導電性粒子を介して接触させることを特徴とす
る接続構造体の製造方法を提供する。
詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同
等の構成要素を表している。
は、例えば、互いに接続する第1の接続端子が回路基板
に形成された接続端子であり、第2の接続端子がIC等
の半導体素子の接続端子である場合、図1に示した公知
の方法と同様に、まず、ステージ1に回路基板2を載置
し、回路基板2の接続端子3上に異方導電性フィルム4
を重ね、あるいはペースト状の異方導電性接着剤の塗布
により熱硬化型異方導電性接着剤層を形成し、その上
に、半導体素子5を該半導体素子の接続端子6を回路基
板2側に向けて配し、半導体素子5をボンダー等の加熱
加圧装置7で押圧する。この場合、半導体素子5を押圧
する加熱加圧装置7のみによって異方導電性フィルム4
を加熱してもよいが、必要に応じてステージ1にヒータ
を設け、加熱してもよい。
ルム4は、図4に示すように、一般に、加熱前には10
8 〜109 Pa・sの粘度を有しているが、所定温度以
上で加熱すると、温度上昇に伴って粘度が104 〜10
5 Pa・s程度まで低下し(最低溶融粘度)、その後硬
化反応が進むことにより粘度が107 〜108 Pa・s
程度に上昇する。なお、この粘度は、溶融粘度特性測定
器(レオメーター)を用いて、回転によるずり速度を測
定することにより得られる数値である。
導電性フィルム4を加熱硬化させつつ半導体素子5を押
圧する際に、その押圧速度が過度に速いと、異方導電性
フィルム4の粘度が上昇する前に接続端子3、6間に押
圧力がかかるので、接続端子3、6間から熱硬化型絶縁
性接着剤8と共に導電性粒子9も排除され、接続端子
3、6間に導電性粒子9が捕捉されず、接続不良が生じ
る。そこで、本発明においては、半導体素子5の押圧速
度を50mm/分以下、好ましくは20mm/分以下と
し、接続端子3、6間に確実に導電性粒子9を捕捉す
る。
粒子9を介して接続端子3、6が接触する前に異方導電
性フィルム4の硬化反応が進み、107 〜108 Pa・
s程度にまで粘度が上昇する。このため導電性粒子9を
介して接続端子3、6を接触させることができず、接続
不良が生じる。そこで、本発明においては、加熱硬化に
より異方導電性フィルム4の粘度が107 Pa・sとな
る前に、導電性粒子9を介して接続端子3、6を接触さ
せることを要件とする。
度が107 Pa・sとなる前に、導電性粒子9を介して
接続端子3、6を接触させるための具体的手法として
は、例えば、異方導電性フィルム4の粘度が、所定の加
熱温度において最低溶融粘度から硬化反応により107
Pa・sとなるのに要する時間をt分、異方導電性フィ
ルム4を介して回路基板2と半導体素子5とを対向させ
たときの、回路基板2の接続端子3と半導体素子5の接
続端子6との距離をdmmとした場合に、押圧速度をd
/t以上とする。
導電性フィルム4が最低溶融粘度を経て硬化するよう、
異方導電性フィルム4を加熱することが好ましい。最低
溶融粘度を経るように加熱しない場合には、硬化反応が
十分に進行しない。
るように加熱するのに必要な加熱温度は、異方導電性フ
ィルム4の種類、加熱方法等によるが、図1に示したよ
うに、加熱加圧装置7で半導体素子5を介して異方導電
性フィルム4を加熱する場合、加熱加圧装置7の加熱温
度を、通常、50〜120℃、特に60〜90℃とする
ことが好ましい。
は、熱硬化型である限り特に限定はないが、最低溶融粘
度が104 Pa・s以上、特に105 Pa・s以上のも
のが、相対する接続端子間に導電性粒子を確実に捕捉で
きるようにする点から好ましい。また、異方導電性接着
剤としては、それを構成する熱硬化型絶縁性接着剤が、
少なくとも1種以上のエポキシ系樹脂成分と塩基性窒素
を含有する硬化剤成分からなるものが好ましい。異方導
電性接着剤を構成する導電性粒子としては、半田粒子、
ニッケル粒子等の金属粒子や、樹脂のコアの表面を金属
で被覆した金属被覆粒子等を使用することができる。
剤を用いて互いに接続する接続端子は、上述のような回
路基板の接続端子と半導体素子の接続端子に限らない。
本発明は、例えば、回路基板同士を接続する場合等にも
適用することができる。
m角、バンプ高さ20μm、バンプピッチ85μm)
を、フレキシブルプリント基板(接続端子のパターン幅
30μm、パターンピッチ85μm、パターン高さ13
μm)に、異方導電性フィルム(ACF)を用いてIC
チップ側からボンダーで加熱加圧することにより仮圧着
し、その後190℃で10秒間加熱することにより本圧
着して接続構造体を得た。
フィルムの種類、仮圧着時のボンダーの加熱温度、及び
ボンダーによるICチップの押圧速度を変えた。
ィルムの最低溶融粘度も示した。
ムが各試験例における加熱温度で最低溶融粘度から硬化
反応により107 Pa・sとなるのに要する時間tを調
べ、一方、異方導電性フィルムを介してフレキシブルプ
リント基板とICチップとを対向させたときの、フレキ
シブルプリント基板の接続端子のパターンとICチップ
のバンプとの距離dを測定し、d/tの値を算出し、表
1に示した。
造体を顕微鏡観察することにより、フレキシブルプリン
ト基板の接続端子のパターンとICチップのバンプとの
間に捕捉された導電性粒子の数を調べ、各試験例ごとに
1つのバンプ当たりの捕捉数の平均値を求めた。
造体を顕微鏡観察することによりボイドの有無を調べ、
以下の基準で評価した。
続構造体をPCT(プレッシャークッカーテスト:10
5℃、100%RH、12時間)にかけ、その前後の導
通抵抗を測定し、PCTによる導通抵抗の変化量を求
め、導通信頼性を以下の基準で評価した。
分と速い場合(試験No.1〜4)には導電性粒子の捕捉
数が少なく、導通信頼性が低いことがわかる。
(試験No.20)には、ICチップのバンプとフレキシ
ブルプリント基板の接続端子のパターンとが導電性粒子
を介して接触する前に異方導電性フィルムの硬化が進
み、導通信頼性が低くなることがわかる。
合において、加熱温度を50〜100℃としたときは良
好な導通信頼性を得られるが、加熱温度を120℃とす
るとに反応速度が高まり、その結果、押圧速度がd/t
よりも遅くなり、ICチップのバンプとフレキシブルプ
リント基板の接続端子のパターンとが導電性粒子を介し
て接触する前に異方導電性フィルムの硬化が進み、導通
信頼性が低くなることがわかる(試験No.12、14、
16)。
方導電性接着剤により電気的に接続した接続構造体を製
造するにあたり、ボイドの巻き込みを低減させ、また、
接続端子間に捕捉される異方導電性接着剤の導電性粒子
の数を増加させることができるので、接続構造体の密着
性、導通信頼性が向上する。
接着剤の導電性粒子の数が増加することにより、異方導
電性接着剤中の導電性粒子の濃度を減らしても導通信頼
性を確保することができるので、接続構造体の製造コス
トを低減させることができる。
方法の説明図である。
捉されていない接続構造体の断面図である。
合の時間と粘度との関係図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 第1の接続端子上に第2の接続端子を熱
硬化型異方導電性接着剤を介して対向させ、熱硬化型異
方導電性接着剤を加熱硬化しつつ第2の接続端子を押圧
することにより第1の接続端子と第2の接続端子が電気
的に接続した接続構造体を得る接続構造体の製造方法に
おいて、第2の接続端子の押圧速度を50mm/分以下
とし、かつ、加熱硬化により熱硬化型異方導電性接着剤
の粘度が107 Pa・sとなる前に第1の接続端子と第
2の接続端子とを熱硬化型異方導電性接着剤中の導電性
粒子を介して接触させることを特徴とする接続構造体の
製造方法。 - 【請求項2】 押圧速度を20mm/分以下とする請求
項1記載の接続構造体の製造方法。 - 【請求項3】 熱硬化型異方導電性接着剤の加熱温度を
50〜120℃とする請求項1又は2記載の接続構造体
の製造方法。
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