JP2805948B2 - Ｉｃチップの接続構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はICチップの接続構造に関する。

［従来の技術］ ICチップを基板に接続する最も一般的な方法として、
半田付けによる方法がある。近年、ICチップは集積度の
向上に伴ってバンプ部のピッチも微細化されており、こ
の要求に即応して、半田付け方法も随分と進歩してい
る。最新の設備と細心の注意力をもってすれば、半田付
けは200μｍ程度のピッチの接続に適用することが可能
である。この半田付けによる接続構造では、ICチップと
基板の間に封止樹脂を充填して、バンプ部と接続端子の
接合部分の保護および接合後の接合強度を確保する必要
がある。しかし、ICチップと基板間の隙間は、バンプ部
の突出量（約20〜30μｍ）程度で極僅かであるから、封
止樹脂を流し込む際に気泡等が混入し、確実に封止樹脂
を充填することができないという問題がある。

そこで、従来では、ICチップと基板を異方導電性接着
剤を用いて接続する方法が検討されている。異方導電性
接着剤とは、絶縁性接着剤中に導電性微粒子を分散混合
したものである。この異方導電性接着剤を用いてICチッ
プを基板に接続する際、異方導電性接着剤は基板の接続
端子上のみでなく接続端子間の基板上にも被着される。
そして、基板の接続端子とICチップのバンプ部を異方導
電性接着剤を介在して熱圧着すると、基板の接続端子と
ICチップのバンプ部との間に介在された絶縁性接着剤お
よび各導電性微粒子は接続端子間に流動し、基板の接続
端子とICチップのバンプ部は導電性微粒子に直接接触す
る。この際、各導電性微粒子が互いに導通しないように
充分に離間して分散されていれば、隣接する接続端子ま
たは隣接するバンプ部は短絡することはない。すなわ
ち、異方導電性接着剤とは、接合状態において厚み方向
には導電性を有するが、面方向には絶縁性を呈するもの
であり、導電性に方向性を有する接着剤ということであ
る。したがって、この異方導電性接着剤を用いた接続構
造では、異方導電性接着剤を基板の接続端子上に被着す
る際に、位置合わせが必要でないので能率的に接続がで
き、また接続端子間にも絶縁性接着剤が介在されるた
め、接合後に封止樹脂を充填しなくても、接合強度を確
保することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した異方導電性接着剤を用いたICチップの接続構
造では、異方導電性接着剤が厚さ方向に導電性を有し、
面方向に絶縁性を呈することが絶対的条件である。厚さ
方向に導電性を有するためには、基板の接続端子とICチ
ップのバンプ部との間に最低（単に理論的には）、一個
の導電性微粒子が介在される必要がある。面方向に絶縁
性を呈するためには、どの導電性微粒子も隣接する導電
性微粒子とは絶縁性接着剤により電気的に不導通となる
間隔に隔てられていることが理想である。隣接する導電
性微粒子が、たまたま隣の接続端子または隣のバンプ部
と絶縁されていると仮定すれば、その条件においての
み、導電性微粒子同士が導通することが許容される。し
かし、このような導電性微粒子が隣の接続端子またはバ
ンプ部から絶縁されているという保証はない。それ故、
どの導電性微粒子も隣接する導電性微粒子とは導通する
ことがないような構造にする必要がある。

しかしながら、異方導電性接着剤において、絶縁性接
着剤中に分散される導電性微粒子の間隔は、単に攪拌に
よってのみ決定される。そのため、導電性微粒子の分布
は、当然のことながら、一様ではなく、密の部分と疎の
部分を有している。したがって、密の部分においても導
電性微粒子が相互に導通しないこと、および疎の部分に
おいても必ず１つの接続端子または１つのバンプ部に対
して１以上の導電性微粒子が位置付けられなければなら
ない、という条件が生じる。

接続端子およびバンプ部の微細ピッチ化に伴い、接続
端子およびバンプ部の幅が狭くなるに比例して、上述し
た条件を満足することは困難になる。１つの接続端子と
バンプ部の間に位置する導電性微粒子は、接続端子およ
びバンプ部が幅狭になるにつれ少数となる。これを避け
るために、接続端子とバンプ部の間に位置する導電性微
粒子の数の増大を図って、絶縁性接着剤中に混合する導
電性微粒子の割合を増やせば、密の部分の導電性微粒子
の密度がさらに増大する。これは、言うまでもなく、導
電性微粒子の密の部分は幅狭の接続端子間を満たし回路
を短絡させる。

このような構造および作用のため、異方導電性接着剤
によるICチップの接続構造では、接続端子およびバンプ
部のピッチが導電性微粒子の直径の数倍程度の場合にま
で適用可能であるとみられているにもかかわらず、現実
的には、これとは程遠いものであった。一例として、直
径10〜20μｍ程度の導電性微粒子を用いた場合、接続端
子のピッチは200〜300μｍとすることが限界であった。
この接続構造による限り、理論的にも、接続端子または
バンプ部のピッチが導電性微粒子の直径よりも小さい場
合には適用が不可能である。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、バンプ部および接続端子
のピッチが従来よりも遥かに微小の場合にも適用でき、
かつ接続信頼性に優れ、充分な接合強度を確保できるIC
チップの接続構造を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この発明の手段は次の通りである。

導電性微粒子の外周面を絶縁性の多数の微粉末を用い
て構成された樹脂層で覆った接続用微粒子を絶縁性接着
剤中に混合して導電用結合剤を形成し、この導電用結合
剤をICチップと基板の間に介在させて、前記ICチップの
各バンプ部と前記基板の各接続端子を熱圧着することに
より、前記バンプ部と前記接続端子の間に位置する前記
接続用微粒子の樹脂層の厚み方向の部分が破壊され、か
つ面方向の部分が残存し、前記接続用微粒子の導電性微
粒子で前記ICチップの各バンプ部と前記基板の各接続端
子を接続することである。

［作用］ この発明の作用は次の通りである。

導電用結合剤の接続用微粒子は導電性微粒子の外周面
が絶縁性の多数の微粉末を用いて構成された樹脂層で覆
われているから、絶縁性接着剤中に高密度で混入して
も、相互に導通することがない。しかも、この接続用微
粒子は熱圧着により樹脂層の厚み方向の部分が破壊さ
れ、面方向の部分が残存するので、ICチップのバンプ部
と基板の接続端子の接合状態において、隣接する接続用
微粒子同士が接触しても、導電性微粒子が相互に導通す
ることはない。したがって、この導電用結合剤を用いた
接続構造では、バンプ部および接続端子のピッチが従来
よりも遥かに微細であっても、隣接するバンプ部または
接続端子を短絡することなく、バンプ部と接続端子を確
実に接続することができ、接続信頼性が極めて高い。し
かも、ICチップと基板は絶縁性接着剤により接着される
ので、封止樹脂等を充填しなくても、充分な接合強度が
確保できる。

［実施例］ 以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明す
る。

第１図はICチップを液晶表示パネルに接続した接続構
造を示す。液晶表示パネル１は上下一対のガラス基板
２、３の対向面にITO（Indium Tin Oxide）等よりなる
透明電極４、５が形成され、その間の周囲に封止材６が
設けられ、その内部に液晶７が封入された構造となって
いる。この場合、上下のガラス基板２、３のうち、下側
のガラス基板３は上側のガラス基板２よりも大きく形成
され、上側のガラス基板２の右側方へ突出して設けられ
ている。この下側のガラス基板３の突出した部分の上面
にはその幅方向のほぼ全域に亘って接続端子８が配列形
成されている。この接続端子８は透明電極４、５と同じ
材料よりなり、それぞれが各透明電極４、５に接続され
ている。なお、接続端子８の一部は単にガラス基板３の
右端側に延設されている。ICチップ９は各透明電極４、
５に駆動信号を供給するものであり、下面には多数のバ
ンプ部10（図では２個のみを示すが、実際には多数あ
る）が所定間隔に配列されている。この場合、バンプ部
10は下面からストレートに突出するストレートバンプに
形成されており、その下端面は平坦面に形成されてい
る。そして、ICチップ９と液晶表示パネル１は、導電用
結合剤11によりICチップ９の各バンプ部10と液晶表示パ
ネル１の各接続端子８が接続されている。

第２図は導電用結合剤11の構造を示す。導電用結合剤
11は、絶縁性微粒子12の表面に導電膜13を形成して導電
性微粒子を構成し、この導電性微粒子の導電膜13の外周
面を電気的に隔絶する樹脂層14で覆って接続用微粒子15
を形成し、この接続用微粒子15…を相互に接触させて平
面的に配列した状態で絶縁性接着剤16中に混合したもの
である。この場合、絶縁性微粒子12は酸化シリコン（Si
O₂）、酸化チタン（TiO₂）、金属酸化物、セラミック等
の無機材料、あるいはアクリル樹脂等の有機材料よりな
る粒子である。導電膜13は金、銀、銅、ニッケル、アル
ミニウム等の金属をメッキや蒸着等で被覆したものであ
る。樹脂層14は導電膜13の外周面を電気的に隔絶するた
めのもので、絶縁性を有する低融点（100〜300℃程度）
の微粉末を導電膜13の外周面に静電気で吸着させた構成
となっている。なお、微粉末は絶縁性粒子12よりも遥か
に小さなものである。このような絶縁性微粒子12の導電
膜13を樹脂層14で覆った接続用微粒子15はその径を約10
μｍ程度の大きさに形成することが可能である。また、
絶縁性接着剤16は熱可塑性樹脂よりなる熱溶融型に属す
るホットメルト型のものが望ましいが、これに限らず、
熱硬化性樹脂よりなるものでもよい。

第３図は導電用結合剤17による接続端子８とバンプ部
10の接合状態を示す。導電用結合剤17は、液晶表示パネ
ル１のガラス基板３の接続端子８とICチップ９のバンプ
部10の間に配置されて、図示しないヒータチップにより
熱圧着される。すると、絶縁性接着剤16によりガラス基
板３とICチップ９が相互に接着されるのと同時に、対向
する接続端子８とバンプ部10が接続用微粒子15により接
続される。すなわち、接続端子８とバンプ部10間に位置
する接続用微粒子15は接続端子８とバンプ部10で上下に
加圧され、かつ加熱されるので、接続端子８とバンプ部
10が接触する部分（厚さ方向の部分）の樹脂層14が溶融
して押し流され、絶縁性微粒子12の表面に設けられた導
電膜13が露出して接続端子８とバンプ部10に接触して導
通する。この場合には、バンプ部10の下端面が平坦面で
あるから、加圧時に接続用微粒子15がバンプ部10から逃
げ難い。そのため、接続用微粒子15はバンプ部10により
確実に接続端子８間で加圧される。しかし、接続端子８
とバンプ部10が接触しない部分（面方向の部分）の樹脂
層14は厚さ方向の部分に較べ加圧力が小さいため、その
まま残存する。なお、隣接する接続端子８、８またはバ
ンプ部10、10間に配置された接続用微粒子15は接続端子
８およびバンプ部10によって加圧されないので、樹脂層
14はそのまま残存する。したがって、絶縁性微粒子12の
表面に設けられた導電膜13は接続端子８とバンプ部10の
配列方向に導通することはなく、対向する接続端子８と
バンプ部10のみに接触して導通する。この結果、隣接す
る接続端子８およびバンプ部10は相互に導通することが
なく、対向する接続端子８とバンプ部10のみが確実に接
続される。この場合、仮に、対向する接続端子８とバン
プ部10のピッチが接続用微粒子15の大きさのほぼ２倍程
度でも、隣接するバンプ部10と接続端子８は短絡するこ
とがなく、対向するバンプ部10と接続端子８のみを接続
することが可能である。以下、このことについて説明す
る。

第４図はバンプ部17と接続用微粒子15との導通関係を
示す。この図において、各接続用微粒子15の中央部に点
線で示された円形の接触領域18は熱圧着時に溶融される
樹脂層14の部分であり、従って、この領域がバンプ部17
と接続端子（ここでは図示せず）に接触する。また、二
点鎖線で示されたバンプ部17は、第１図のバンプ部10に
対応し、接続端子はバンプ部10と同じ幅で、バンプ部17
よりも長く形成されている。ここでは、バンプ部17の縦
横の長さを接続用微粒子15の外径の約２倍程度の大きさ
とし、そのピッチをバンプ部17の幅（横方向の長さ）の
ほぼ２倍程度とする。また、接続用微粒子15…は隣接の
ものと相互に接触するよう隙間なく配列されている。こ
のことはバンプ部17のピッチ方向だけでなく、長さ方向
（縦方向）においても同様である。したがって、二点鎖
線で示されたバンプ部17の領域内には約７個の接続用微
粒子15が配置される。このうち絶縁性微粒子12の導電膜
13がバンプ部17に接触するのは接触領域18内に示された
ハッチング部分内であり、実際に導電膜13が接触する接
続用微粒子15は５個である。しかも、このうちの３個は
接触領域18の全領域で接触し、他の２個は接触領域18の
一部で接触する。また、隣接するバンプ部17のピッチは
バンプ部17の幅のほぼ２倍程度であるから、その間に配
置される接続用微粒子15は上述とほぼ同じか、それ以上
になることが予想され、隣接するバンプ部17同士が相互
に導通することはない。

このように、バンプ部17の幅およびピッチを接続用微
粒子15の２倍程度で形成しても、隣接するバンプ部17を
導通させずに、接続端子と対向するバンプ部17のみを接
続することがで可能となる。実際には、バンプ部17の縦
横の幅は接続用微粒子15の２倍よりも大きいから、バン
プ部17の領域内に上述した数よりも接続用微粒子15…が
配列されることとなり、上述した接続がより一層確実な
ものとなる。例えば、バンプ部10の縦横の大きさを30×
30μｍとして、接続用微粒子15の直径10μｍ程度なら
ば、充分な導通信頼性が得られる。しかも、バンプ部10
のピッチをバンプ部10の幅の２倍程度にしても、ピッチ
は60μｍ程度であり、この微細なピッチでも確実に接続
することができる。理論的には、バンプ部10のピッチ方
向の大きさが接続用微粒子15の直径以下であっても、バ
ンプ部10の長さが接続用微粒子15の直径以上であれば最
低１個以上の接続用微粒子15がバンプ部10と接続端子間
に介在されることとなり、従って、如何なる微細ピッチ
の場合にも適用することが可能である。

また、このようなICチップ９の接続構造では、接続用
微粒子15の絶縁性微粒子12の表面に設けられた導電膜13
を覆って電気的に隔絶する樹脂層14が低融点材料である
から、低温接合が可能である。そのため、接続端子や基
板の材料が安価なものにも適用できる。例えば、上述し
た液晶表示パネル１のガラス基板３に限らず、フィルム
基板やプリント配線基板等にも適用できる。

なお、この発明は上述した実施例に限定されるもので
はない。例えば、導電用結合剤は第５図または第６図に
示すような構造であってもよい。すなわち、第５図に示
された導電用結合剤20は、金、銀、銅、ニッケル、アル
ミニウム等の金属粒子、またはカーボン粒子等で導電性
微粒子21を構成し、この導電性微粒子21の外周面を上述
と同様に、樹脂層14で覆って接続用微粒子22を形成し、
の接続用微粒子22を相互に接触させて絶縁性樹脂16中に
混合したものある。また、第６図に示された導電用結合
剤23は、絶縁性微粒子12の導電膜13の外周面に絶縁性を
有する低融点の樹脂層24を膜状にコーティングして接続
用微粒子25を構成し、この接続用微粒子25を相互に接触
させて絶縁性樹脂16中に混合したものである。このよう
な導電用結合剤20、23においても、熱圧着により厚さ方
向の樹脂層14または24が破壊されて導電性微粒子21また
は導電膜13が露出し、これと直交する面方向の樹脂層14
または24は破壊されないので、上述した導電用結合剤11
と同様の効果がある。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明のICチップの接
続構造によれば、バンプ部および接続端子のピッチが従
来よりも遥かに小さい場合にも充分に適用できる。特
に、導電用結合剤の接続用微粒子は、絶縁性接着剤によ
って絶縁されている訳ではなく、接続用微粒子自体が絶
縁層を有しているものであるから隣接するバンプ部また
は接続端子の短絡を確実に防止でき、接続信頼性が極め
て高い。また、ICチップは導電用結合剤の絶縁性接着剤
により基板に接着されるので、接合後に封止樹脂を充填
しなくても、接合強度を充分に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示し、第１図は
ICチップを液晶表示パネルに接続した接続構造の拡大断
面図、第２図は導電用結合剤の構造を示す拡大断面図、
第３図は導電用接着剤でICチップを接合した状態の要部
拡大断面図、第４図はバンプ部と接続用微粒子の導通状
態を説明するための平面図、第５図および第６図はそれ
ぞれ導電用結合剤の変形例を示す各断面図である。 ３……ガラス基板、８……接続端子、９……ICチップ、
10、17……バンプ部、11、20、23……導電用結合剤、12
……絶縁性微粒子、13……導電膜、14、24……樹脂層、
15、22、25……接続用微粒子、16……絶縁性接着剤、21
……導電性微粒子。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一面に多数のバンプ部が設けられたICチッ
   プと、このICチップの各バンプ部がそれぞれ接続される
   接続端子が設けられた基板と、前記ICチップと前記基板
   の間に介在され、かつ導電性微粒子の外周面を絶縁性の
   多数の微粉末を用いて構成された樹脂層で覆った接続用
   微粒子を絶縁性接着剤中に混合してなる導電用結合剤と
   を具備し、 前記導電用結合剤を前記ICチップと前記基板の間に介在
   させて前記ICチップの各バンプ部と前記基板の各接続端
   子を熱圧着することにより、前記バンプ部と前記接続端
   子の間に位置する前記接続用微粒子の樹脂層の厚み方向
   の部分が破壊され、かつ面方向の部分が残存し、前記接
   続用微粒子の導電性微粒子で前記ICチップの各バンプ部
   と前記基板の各接続端子を接続することを特徴とするIC
   チップの接続構造。