JP4649852B2

JP4649852B2 - 電子部品の接合方法および電子部品の接合構造

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Publication number: JP4649852B2
Application number: JP2004063592A
Authority: JP
Inventors: 一志保苅
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2024-03-08
Also published as: JP2005252135A

Description

この発明は、液晶表示装置の透明基板や電子回路を構成する回路基板などの基板に半導体チップなどの電子部品を搭載するときに用いる電子部品の接合方法および電子部品の接合構造に関する。

例えば、液晶表示装置の透明基板に半導体チップを搭載する場合には、透明基板の上面におけるチップ搭載領域に熱硬化性樹脂からなるアンダーフィルを膜状に塗布または貼り付け、このアンダーフィルの上面に半導体チップを配置し、この状態で半導体チップを透明基板に加圧ヒータで熱圧着する。すなわち、半導体チップを熱硬化性樹脂からなるアンダーフィルに埋め込むように押し下げると共に、加圧ヒータの熱によってアンダーフィルを硬化させ、これにより半導体チップを透明基板に接合している。
特開平１１−２３３５７１号公報

しかしながら、上記のような従来の接合方法では、半導体チップを透明基板に加圧ヒータで熱圧着するときに、熱硬化性樹脂からなるアンダーフィルが半導体チップによって押圧され、アンダーフィルの一部が半導体チップの外部に押し出される。このため、半導体チップの下面に対応する部分のアンダーフィルは硬化部分となるが、半導体チップからはみ出た部分のアンダーフィルは未硬化部分となって残る。

すなわち、加圧ヒータで熱圧着するときに、加圧ヒータの熱が半導体チップを介してアンダーフィルに伝わるため、半導体チップの下面に対応する部分のアンダーフィルには熱が伝わるが、半導体チップから外部にはみ出た部分のアンダーフィルには熱が伝わりにくい。このため、半導体チップの下面に対応する部分のアンダーフィルは十分な熱量が与えられて硬化部分となるが、半導体チップから外部にはみ出た部分には十分に熱量が与えられず、未硬化部分となって残る。

この未硬化部分は、反応基が残ったままであるから化学的に不安定で、架橋もされていないため物理的強度も弱く、湿気やガスが通り易いので、透明基板の接続配線の腐食を引き起こす原因になるなどの悪影響を及ぼし、製品の品質や信頼性の低下を招く。このため、未硬化部分を最小限に抑えるためには、はみ出し量を極力少なくし、且つ熱を加える時間を長くする必要があるが、はみ出し量を極力少なくすることは難しく、作業性が悪いという問題がある。なお、このような問題を回避するために、アンダーフィルの材料として、熱可塑性樹脂を用いることも考えられているが、熱可塑性樹脂では熱硬化性樹脂に比べて接合強度が低いため、接合強度の信頼性に欠けるという問題がある。

この発明が解決しようとする課題は、アンダーフィルに未硬化部分が存在しても、この未硬化部分による悪影響を防ぎ、製品の品質や信頼性を確保し、作業性の向上を図ることができる電子部品の接合方法および電子部品の接合構造を提供することである。

この発明は、上記課題を解決するために、次のような構成要素を備えている。
なお、各構成要素には、後述する各実施形態の項で説明される各要素に付されている図面の参照番号などを括弧と共に付す。

請求項１に記載の発明は、図１〜図８に示すように、基板（例えば透明基板１）の部品搭載領域上に、アンダーフィル（例えばアンダーフィル６、１２）を配置する第一工程と、前記基板との間に前記アンダーフィルが介在するように該アンダーフィル上に電子部品（例えば半導体チップ４）を配置する第二工程と、前記電子部品を介して前記アンダーフィルを加圧しながら加熱することにより、前記電子部品を前記基板に前記アンダーフィルによって接合する第三工程と、を含み、前記アンダーフィルは、前記電子部品の下面の全てを含む領域を有する平面形状の熱可塑性樹脂からなる下側接着層（例えば下側接着層２、１０）と、前記下側接着層の上面と同じ大きさの領域を有する又は前記下側接着層の上面に含まれる領域を有する平面形状の熱硬化性樹脂を含む上側接着層（例えば上側接着層５、１１）とが積層されており、前記第一工程において、前記基板と前記上側接着層との間に前記下側接着層が介在されるように前記アンダーフィルを配置することを特徴とする電子部品の接合方法である。
請求項２に記載の発明は、図１〜図８に示すように、上側接着層は、前記電子部品の下面を含む領域を有することを特徴とする電子部品の接合方法である。
請求項３に記載の発明は、図１〜図８に示すように、第三工程において、前記上側接着層の所定部分を前記電子部品の下から外部側方に押し出して、前記下側接着層のうち前記電子部品の下から外部側方にはみ出した領域上に配置することを特徴とする電子部品の接合方法である。

請求項４に記載の発明は、図１〜図８に示すように、前記下側接着層の熱可塑性樹脂の軟化温度が、前記上側接着層の熱硬化性樹脂の熱硬化温度よりも低い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接合方法である。
請求項５に記載の発明は、前記第三工程において、前記下側接着層の所定部分を前記電子部品の下から外部側方に押し出して、前記電子部品を前記基板に前記上側接着層によって接合することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子部品の接合方法である。
請求項６に記載の発明は、前記第二工程において、前記上側接着層と前記電子部品の下面とが前記下側接着層を介在せずに対向するように前記電子部品を配置することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電子部品の接合方法である。
請求項７に記載の発明は、前記アンダーフィルは、前記下側接着層と前記上側接着層とからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電子部品の接合方法である。

請求項８に記載の発明は、図１〜図８に示すように、前記上側接着層が、絶縁性を有する熱硬化性樹脂からなる接着剤中に導電性を有する粒子を混入させ、厚み方向に加圧されたときに、その厚み方向に導電性を有し、面方向に絶縁性を有する異方導電性接着材からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電子部品の接合方法である。

請求項９に記載の発明は、図４および図８に示すように、基板の部品搭載領域上にアンダーフィルを介して電子部品が熱圧着されることにより、前記電子部品が前記基板に前記上側接着層によって接合された電子部品の接合構造であって、前記アンダーフィルは、前記電子部品の下面の全てを含む領域を有する平面形状の熱可塑性樹脂からなる下側接着層と、前記下側接着層の上面と同じ大きさの領域を有する又は前記下側接着層の上面に含まれる領域を有する平面形状の熱硬化性樹脂を含む上側接着層とが積層されており、前記基板と前記上側接着層との間に前記下側接着層が介在されていることを特徴とする電子部品の接合構造である。
請求項１０に記載の発明は、図４および図８に示すように、前記上側接着層は、前記電子部品の下面を含む領域を有することを特徴とする請求項８に記載の接合構造である。
請求項１１に記載の発明は、図４および図８に示すように、前記電子部品の下から外部側方にはみ出した領域において、前記基板との間に前記下側接着層が介在されるように前記上側接着層が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の接合構造である。
請求項１２に記載の発明は、図４および図８に示すように、前記アンダーフィルは、前記下側接着層と前記上側接着層とからなることを特徴とする請求項８に記載の接合構造である。

請求項１に記載の発明によれば、電子部品を介して熱圧着による熱がアンダーフィルに伝わると共に、このアンダーフィルが電子部品によって押圧され、この押圧された上側接着層の一部が電子部品の下面から外部側方に押し出されたとしても、この押し出された部分の上側接着層が下側接着層上に配置された状態で、電子部品が基板に接合される。また、電子部品を基板に熱圧着したときに、上側接着層の熱硬化性樹脂の一部が未硬化部分として電子部品の外部側方に押し出されても、この押し出された熱硬化性樹脂の未硬化部分を熱可塑性樹脂からなる下側接着層上に余裕を持って確実に配置することができる。このため、電子部品の下面を除く領域に位置する上側接着層または下側接着層の基板上方から見たときの領域（以下、はみ出し領域とする）が増えても、少なくとも上側接着層のはみ出し領域が下側接着層のはみ出し領域に含まれるようにすれば良いので、下側接着層のはみ出し領域を大きくすれば、上側接着層を下側接着層上に塗布あるいは貼り付けするときに位置決めをする際のずれに対する許容範囲（以下、アライメントマージンとする）を大きく取ることができ、これによっても作業性の向上を図ることができる。

すなわち、アンダーフィル上に電子部品を配置して熱圧着すると、アンダーフィルにおける上側接着層の熱硬化性樹脂のうち、電子部品の下面に対応する部分の熱硬化性樹脂は暖められて硬化して硬化部分となり、この硬化部分によって電子部品を基板に接合することができ、また電子部品の外部に押し出された部分の熱硬化性樹脂は熱圧着による熱が伝わりにくいので、電子部品の外周面に接触する部分を除いて、完全に硬化しない未硬化部分として残る恐れがある。

このように、押し出された部分の熱硬化性樹脂が未硬化部分として残ったとしても、この上側接着層の熱硬化性樹脂の未硬化部分は熱可塑性樹脂からなる下側接着層上に配置されるので、この下側接着層がバリア層となり、この下側接着層の熱可塑性樹脂によって上側接着層の熱硬化性樹脂の未硬化部分が基板に接触するのを防ぐことができる。このため、上側接着層の熱硬化性樹脂の未硬化部分が存在しても、この未硬化部分による悪影響を下側接着層の熱可塑性樹脂によって防ぐことができ、これにより製品の品質や信頼性を確保することができる。また、アンダーフィル上に電子部品を配置して熱圧着するときには、電子部品の下面に対応するアンダーフィルのみに熱圧着による熱が伝われば良いので、熱圧着時間を短縮でき、これにより作業性の向上を図ることができる。

この場合、基板上に熱可塑性樹脂からなる下側接着層を設けた後、この下側接着層の上に熱硬化性樹脂を有する上側接着層を設け、これにより基板上に２層構造のアンダーフィルを形成しても良く、また熱可塑性樹脂からなる下側接着層上に熱硬化性樹脂を有する上側接着層を積層させて、予め２層構造のアンダーフィルを形成し、この２層構造のアンダーフィルを基板上に設けるようにしても良い。このように予め２層構造のアンダーフィルを形成して基板上に設けるようにすれば、製造工程の簡素化を図ることができ、生産性の向上が図れる。

請求項４に記載の発明によれば、下側接着層の熱可塑性樹脂の軟化温度が上側接着層の熱硬化性樹脂の熱硬化温度よりも低いことにより、電子部品を基板に熱圧着するときに、上側接着層の熱硬化性樹脂が熱硬化する前に、下側接着層の熱可塑性樹脂が軟化して上側接着層の下から外部側方に向けて押し出されるので、電子部品の下面を除く領域に位置する未軟化の下側接着層上に外部側方に押し出された未硬化部分の上側接着層を確実に配置させることができると共に、上側接着層の熱硬化性樹脂によって電子部品を基板に強固に接合することができる。この場合、下側接着層の熱可塑性樹脂の軟化温度が電子部品の使用温度よりも高ければ、電子部品の使用時に下側接着層の熱可塑性樹脂が軟化することがないので、電子部品の使用時においても、上側接着層の熱硬化性樹脂の未硬化部分による悪影響を下側接着層の熱可塑性樹脂によって確実に防ぐことができる。

請求項８に記載の発明によれば、上側接着層が、絶縁性を有する熱硬化性樹脂からなる接着剤中に導電性を有する粒子を混入させ、厚み方向に加圧されたときに、その厚み方向に導電性を有し、面方向に絶縁性を有する異方導電性接着材からなることにより、電子部品を基板に熱圧着して上側接着層によって電子部品を基板に接合したときに、異方導電性接着材からなる上側接着層によって電子部品と基板との互いに対応する電極同士を確実に導通させることができ、これにより導通信頼性の高いものを得ることができる。

請求項９に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様、電子部品の下面に対応する部分における上側接着層の熱硬化性樹脂がほぼ完全に硬化し、この硬化部分によって電子部品を基板に接合することができると共に、電子部品の下面から外部側方に押し出された部分の上側接着層の熱硬化性樹脂が未硬化部分として残っても、この未硬化部分による悪影響を下側接着層の熱可塑性樹脂によって防ぐことができ、これにより製品の品質や信頼性を確保することができる。

（実施形態１）
以下、図１〜図４を参照して、この発明の電子部品の接合方法およびその接合構造の実施形態１について説明する。
この実施形態１の接合方法では、まず、図１に示すように、ガラスまたは樹脂フィルムなどからなる基板としての透明基板１上に下側接着層２を設ける。この場合、透明基板１は、液晶表示装置の一対の透明基板のうちの一方であり、その上面には、予め、接続配線３が形成されている。また、下側接着層２は、熱可塑性樹脂からなり、透明基板１の上面における後述する半導体チップ４のチップ搭載領域に膜状に塗布または貼り付けによって設けられている。この下側接着層２は、半導体チップ４の下面を含む領域を有する平面形状に設けられている。

次いで、図２に示すように、下側接着層２上に熱硬化性樹脂を有する異方導電性接着材からなる上側接着層５を膜状に塗布または貼り付けによって設ける。これにより、熱可塑性樹脂の下側接着層２と熱硬化性樹脂を有する上側接着層５とを積層してなる２層構造のアンダーフィル６が透明基板１上に設けられる。この場合、上側接着層５の異方導電性接着材は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂からなる接着剤中に導電性を有する粒子を混入させ、厚み方向に加圧されたときに、その厚み方向に導電性を有し、面方向に絶縁性を有するものである。また、上側接着層５は、下側接着層２の上面に含まれる領域を有し、且つ半導体チップ４の下面を含む領域を有する状態で下側接着層２上に平面形状に設けられている。このように下側接着層２の周縁部は上側接着層５の周縁部より外側に広がっており、換言すれば、下側接着層２は接続配線３と上側接着層５との間に介在しているので、上側接着層５が接続配線３に接触しない状態に保持されている。

そして、半導体チップ４を加圧ヒータ７によって真空吸着してアンダーフィル６上に配置する。このときには、半導体チップ４の下面に設けられたバンプ電極４ａを透明基板１上に設けられた接続配線３に対応させた状態で、アンダーフィル６の上側接着層５上に配置する。この場合、半導体チップ４は、液晶表示装置を駆動するためのＬＳＩなどの半導体装置である。また、下側接着層２の熱可塑性樹脂は、その軟化温度が上側接着層５である異方導電性接着材の熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低く、且つ半導体チップ４の使用時の温度よりも高い材料を使用する。

この状態で、図３に示すように、半導体チップ４を透明基板１に加圧ヒータ７で熱圧着し、半導体チップ４をアンダーフィル６に埋め込むように押し下げる。すると、加圧ヒータ７の熱が半導体チップ４を介してアンダーフィル６に伝わり、半導体チップ４の下面に対応するアンダーフィル６が暖められる。このときには、下側接着層２の熱可塑性樹脂の軟化温度が上側接着層５である異方導電性接着材の熱硬化性樹脂の熱硬化温度よりも低いので、上側接着層５の熱硬化性樹脂が熱硬化する前に、下側接着層２の熱可塑性樹脂が軟化して上側接着層５の下から外部側方に向けて押し出される。

これにより、上側接着層５が半導体チップ４と透明基板１との間に介在され、この上側接着層５である異方導電性接着材によって上下に対応する半導体チップ４のバンプ電極４ａと透明基板１の接続配線３とを互いに導通させた状態で、半導体チップ４が透明基板１に上側接着層５である異方導電性接着材の熱硬化性樹脂によって接合される。また、このときには、半導体チップ４によって押圧された上側接着層５の一部が半導体チップ４の下面から外部側方に押し出され、この押し出された部分の上側接着層５は、下側接着層２のはみ出し領域上に配置された状態となる。

すなわち、半導体チップ４を透明基板１に加圧ヒータ７で熱圧着したときに、上側接着層５である異方導電性接着材の熱硬化性樹脂のうち、半導体チップ４の下面に対応する部分の熱硬化性樹脂は暖められて硬化して硬化部分５ａとなり、また半導体チップ４の下面から外部側方に押し出された部分の熱硬化性樹脂は、加熱ヒータ７の熱が半導体チップ４を介して伝わりにくいので、半導体チップ４の外周面に接触する部分を除いて、完全に硬化しない未硬化部分５ｂとして残る。

この場合、下側接着層２の熱可塑性樹脂は、はみ出し領域においては加圧ヒータ７の熱が伝わりにくいため軟化しないで残る。したがって、上側接着層５の熱硬化性樹脂の一部が半導体チップ４の下面から外部側方に押し出されて未硬化部分５ｂとして残っても、この押し出された部分の熱硬化性樹脂の未硬化部分５ｂがはみ出し領域において軟化せずに残った熱可塑性樹脂からなる下側接着層２上に配置される。このため、この下側接着層２がバリア層となり、この下側接着層２によって上側接着層５の未硬化部分５ｂが透明基板１に接触しないようにすることができる。なお、この後、加圧ヒータ７を半導体チップ４の上面から離脱させて取り除くと、図４に示す半導体チップ４の接合構造が得られる。

このような半導体チップ４の接合構造は、図４に示すように、透明基板１のチップ搭載領域上に、熱可塑性樹脂からなる下側接着層２と熱硬化性樹脂を有する異方導電性接着材からなる上側接着層５とをその順で積層してなる２層構造のアンダーフィル６を介して、半導体チップ４が加圧ヒータ７によって熱圧着されることにより、半導体チップ４によって押圧されたアンダーフィル６の上側接着層５の一部が半導体チップ４の下面から外部側方に押し出されて下側接着層２のはみ出し領域上に配置された状態で、半導体チップ４が透明基板１に上側接着層５の異方導電性接着材によって接合された構造になっている。

この場合、アンダーフィル６における上側接着層５の熱硬化性樹脂のうち、半導体チップ４の下面に対応する部分の熱硬化性樹脂は、硬化して硬化部分５ａとなり、この硬化部分５ａによって半導体チップ４を透明基板１に強固に接合することができる。また、半導体チップ４の下面から外部側方に押し出された部分の上側接着層５の熱硬化性樹脂は、半導体チップ４の外周面に接触する部分を除いて、完全に硬化しない未硬化部分５ｂとなるが、この未硬化部分５ｂを下側接着層２のはみ出し領域上に配置することができる。

このため、この半導体チップ４の接合構造では、上側接着層５の熱硬化性樹脂の一部が半導体チップ４の下面から外部側方に押し出されて未硬化部分５ｂとして残っても、この未硬化部分５ｂが熱可塑性樹脂からなる下側接着層２のはみ出し領域上に配置されているので、この下側接着層２がバリア層となり、この下側接着層２の熱可塑性樹脂によって上側接着層５の熱硬化性樹脂の未硬化部分５ｂが透明基板１に接触するのを防ぐことができる。これにより、上側接着層５の熱硬化性樹脂の未硬化部分５ｂが存在しても、この未硬化部分５ｂが接続配線３に接触することに起因する悪影響を下側接着層２の熱可塑性樹脂によって防ぐことができ、製品の品質や信頼性を確保することができる。

また、半導体チップ４を透明基板１に加圧ヒータ７で熱圧着するときには、半導体チップ４の下面に対応するアンダーフィル６のみに加圧ヒータ７からの熱が伝われば良いので、熱圧着時間を短縮することができ、これにより作業性の向上を図ることができる。特に、下側接着層２の熱可塑性樹脂の軟化温度が半導体チップ４の使用温度よりも高いので、半導体チップ４の使用時に下側接着層２の熱可塑性樹脂が軟化することがなく、このため半導体チップ４の使用時においても、上側接着層５の熱硬化性樹脂の未硬化部分５ｂによる悪影響を下側接着層２の熱可塑性樹脂によって確実に防ぐことができる。

さらに、下側接着層２が半導体チップ４の下面を含む領域を有する平面形状に形成され、上側接着層５が下側接着層２の上面に含まれる領域を有し且つ半導体チップ４の下面を含む領域を有する状態で下側接着層２上に平面形状に形成されているので、半導体チップ４を透明基板１に熱圧着したときに、上側接着層５の熱硬化性樹脂の一部が十分加熱されずに未硬化部分５ｂとして半導体チップ４の下面から外部側方に押し出されて残っても、この押し出された熱硬化性樹脂の未硬化部分５ｂを熱可塑性樹脂からなる下側接着層２のはみ出し領域上に余裕を持って確実に配置することができる。このため、少なくとも上側接着層５のはみ出し領域が下側接着層２のはみ出し領域に含まれるようにすれば良いので、下側接着層２のはみ出し領域を大きくすることにより、アライメントマージンを大きく取ることができ、これによっても作業性の向上を図ることができる。

（実施形態２）
次に、図５〜図８を参照して、この発明の電子部品の接合方法およびその接合構造の実施形態２について説明する。なお、図１〜図４に示された実施形態１と同一部分には同一符号を付して説明する。
この実施形態２の接合方法では、まず、図５に示すように、熱可塑性樹脂からなる下側接着層１０上に熱硬化性樹脂を有する異方導電性接着材からなる上側接着層１１を積層させて、予め２層構造のアンダーフィル１２をテープ状に形成する。この場合、上側接着層１１は、少なくとも半導体チップ４の複数のバンプ電極４ａ全ての下面に対応する領域に設けられ、好ましくは半導体チップ４の下面を含む領域で形成され、下側接着層１０は上側接着層１１とほぼ同じ大きさの領域、あるいは下側接着層１０が上側接着層１１を含む領域を有する平面形状に形成されている。また、下側接着層１０の熱可塑性樹脂は、実施形態１と同様、その軟化温度が上側接着層１１の熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低く、且つ半導体チップ４の使用時の温度よりも高い材料を使用する。

次に、図６に示すように、２層構造のアンダーフィル１２を透明基板１の上面における半導体チップ４のチップ搭載領域に貼り付ける。そして、半導体チップ４を加圧ヒータ７で真空吸着し、半導体チップ４の下面に設けられたバンプ電極４ａを透明基板１上に設けられた接続配線３に対応させた状態で、アンダーフィル１２の上側接着層１１上に配置する。この状態で、図７に示すように、半導体チップ４を透明基板１に加圧ヒータ７で熱圧着して、半導体チップ４をアンダーフィル１２に埋め込むように押し下げる。すると、加圧ヒータ７の熱が半導体チップ４を介してアンダーフィル１２に伝わり、半導体チップ４の下面に対応するアンダーフィル１２が暖められる。

このときには、アンダーフィル１２の下側接着層１０である熱可塑性樹脂の軟化温度が、上側接着層１１の熱硬化性樹脂の熱硬化温度よりも低いので、実施形態１と同様、上側接着層１１の熱硬化性樹脂が熱硬化する前に、下側接着層１０の熱可塑性樹脂が軟化して上側接着層１１の下から外部側方に押し出される。これにより、上側接着層１１が半導体チップ４と透明基板１との間に介在され、この上側接着層１１である異方導電性接着材によって上下に対応する半導体チップ４のバンプ電極４ａと透明基板１の接続配線３とを互いに導通させた状態で、半導体チップ４が透明基板１に上側接着層１１である異方導電性接着材によって接合される。

また、このときには、アンダーフィル１２が半導体チップ４によって押圧され、この押圧された上側接着層１１の一部が半導体チップ４の下面から外部側方に押し出され、この押し出された上側接着層１１が下側接着層１０のはみ出し領域上に配置される。すなわち、半導体チップ４を透明基板１に熱圧着したときに、上側接着層１１の熱硬化性樹脂のうち、半導体チップ４の下面に対応する部分の熱硬化性樹脂は、暖められて硬化して硬化部分１１ａとなるが、半導体チップ４の下面から外部側方に押し出された部分の熱硬化性樹脂は、加圧ヒータ７の熱が半導体チップ４を介して伝わりにくいので、半導体チップ４の外周面に接触する部分を除いて、完全に硬化しない未硬化部分１１ｂとして残る。

このように上側接着層１１の熱硬化性樹脂の一部が半導体チップ４の下面から外部側方に押し出されて未硬化部分１１ｂとして残っても、この熱硬化性樹脂の未硬化部分１１ｂが熱可塑性樹脂からなる下側接着層１０のはみ出し領域上に配置される。このため、この下側接着層１０がバリア層となり、この下側接着層１０によって上側接着層１１の未硬化部分１１ｂが透明基板１に接触しないようにすることができる。なお、この後、加圧ヒータ７を半導体チップ４の上面から離脱させて取り去ると、図８に示す半導体チップ４の接合構造が得られる。

このような半導体チップ４の接合構造は、図８に示すように、透明基板１のチップ搭載領域上に、熱可塑性樹脂からなる下側接着層１０上に熱硬化性樹脂を有する異方導電性接着材からなる上側接着層１１を積層させた２層構造のアンダーフィル１２を介して、半導体チップ４が加圧ヒータ７によって熱圧着されることにより、半導体チップ４によって押圧されたアンダーフィル１２の上側接着層１１の一部が半導体チップ４の下面から外部側方に押し出されて下側接着層１０のはみ出し領域上に配置された状態で、半導体チップ４が透明基板１に上側接着層１１の異方導電性接着材によって接合された構造になっている。

この場合にも、実施形態１と同様、アンダーフィル１２における上側接着層１１の熱硬化性樹脂のうち、半導体チップ４の下面に対応する部分の熱硬化性樹脂は、硬化して硬化部分１１ａとなり、この硬化部分１１ａによって半導体チップ４を透明基板１に強固に接合することができる。また、半導体チップ４の下面から外部側方に押し出された部分の熱硬化性樹脂は、半導体チップ４の外周面に接触する部分を除いて、完全に硬化しない未硬化部分１１ｂとなるが、この未硬化部分１１ｂを熱可塑性樹脂の下側接着層１０のはみ出し領域上に配置することができる。

このため、この半導体チップ４の接合構造においても、上側接着層１１の熱硬化性樹脂の一部が半導体チップ４の下面から外部側方に押し出されて未硬化部分１１ｂとして残るが、この未硬化部分１１ｂが熱可塑性樹脂からなる下側接着層１０のはみ出し領域上に配置されるので、この下側接着層１０がバリア層となり、この下側接着層１０によって上側接着層１１の熱硬化性樹脂の未硬化部分１１ｂが透明基板１に接触するのを防ぐことができる。このため、実施形態１と同様、上側接着層１１の熱硬化性樹脂の未硬化部分１１ｂが存在しても、この未硬化部分１１ｂによる悪影響を下側接着層１０の熱可塑性樹脂によって防ぐことができ、これにより製品の品質や信頼性を確保することができる。

また、この場合にも、アンダーフィル１２は、下側接着層１０の熱可塑性樹脂の軟化温度が半導体チップ４の使用温度よりも高いので、半導体チップ４の使用時においても、上側接着層１１の熱硬化性樹脂の未硬化部分１１ｂによる悪影響を下側接着層１０の熱可塑性樹脂によって確実に防ぐことができる。また、半導体チップ４の下面に対応するアンダーフィル１２のみに加圧ヒータ７からの熱が伝われば良いので、熱圧着時間を短縮することができる。特に、この実施形態２のアンダーフィル１２は、熱可塑性樹脂からなる下側接着層上に熱硬化性樹脂を有する上側接着層を設けて、予め２層構造に形成されているので、この２層構造のアンダーフィル１２を透明基板１上に設けるだけで良く、これにより製造工程の簡素化を図ることができ、生産性の向上が図れる。

以上のように、上記各実施形態では、熱硬化性樹脂のみをアンダーフィルとして用いることによって生じる恐れのある未硬化部分の悪影響を熱可塑性樹脂が保護し、さらに熱可塑性樹脂のみをアンダーフィルとして用いる場合に、駆動している半導体チップ４からの発熱による熱可塑性樹脂の粘性の低下に起因した半導体チップ４と接続配線３との間の接続不良を、高温下でも粘性の高い熱硬化性樹脂によって防止することができる。

なお、上記実施形態１、２では、熱硬化性樹脂を有する上側接着層５、１１として、絶縁性を有する熱硬化性樹脂からなる接着剤中に導電性を有する粒子を混入させた異方導電性接着材を用いた場合について述べたが、必ずしも異方導電性接着材を用いる必要はなく、絶縁性を有する熱硬化性樹脂のみを用いても良い。この場合にも、熱硬化性樹脂は、その熱硬化温度が下側接着層２、１０の熱可塑性樹脂の軟化温度よりも高いものであれば良い。

また、上記実施形態１、２では、液晶表示装置の透明基板１に半導体チップ４を接合する場合について述べたが、これに限らず、回路基板や配線基板などの基板に半導体チップ４を搭載する場合にも適用することができるほか、半導体チップ４に限らず、他の回路素子などの電子部品を基板に搭載する場合にも適用することができる。

この発明の電子部品の接合方法において透明基板上に熱可塑性樹脂の下側接着層を設けた状態を示した要部の拡大断面図である。（実施形態１）図１の下側接着層上に熱硬化性樹脂を有する異方導電性接着材からなる上側接着層を設けて２層構造のアンダーフィルを構成し、このアンダーフィル上に半導体チップを加圧ヒータによって配置した状態を示した要部の拡大断面図である。図２の状態で加圧ヒータによって半導体チップを透明基板に熱圧着する状態を示した要部の拡大断面図である。図３の状態で加圧ヒータを取り去って得られた電子部品の接合構造を示した要部の拡大断面図である。この発明の電子部品の接合方法において熱可塑性樹脂の下側接着層上に熱硬化性樹脂を有する異方導電性接着材からなる上側接着層を設けて２層構造のアンダーフィルを形成した状態を示した要部の拡大断面図である。（実施形態２）図５のアンダーフィルを透明基板上に配置し、このアンダーフィル上に半導体チップを加圧ヒータによって配置した状態を示した要部の拡大断面図である。図６の状態で加圧ヒータによって半導体チップを透明基板に熱圧着する状態を示した要部の拡大断面図である。図７の状態で加圧ヒータを取り去って得られた電子部品の接合構造を示した要部の拡大断面図である。

符号の説明

１透明基板
２、１０下側接着層
３接続配線
４半導体チップ
４ａバンプ電極
５、１１上側接着層
５ａ、１１ａ硬化部分
５ｂ、１１ｂ未硬化部分
６、１２アンダーフィル
７加圧ヒータ

Claims

基板の部品搭載領域上にアンダーフィルを配置する第一工程と、
前記基板との間に前記アンダーフィルが介在するように該アンダーフィル上に電子部品を配置する第二工程と、
前記電子部品を介して前記アンダーフィルを加圧しながら加熱することにより、前記電子部品を前記基板に前記アンダーフィルによって接合する第三工程と、を含み、
前記アンダーフィルは、前記電子部品の下面の全てを含む領域を有する平面形状の熱可塑性樹脂からなる下側接着層と、前記下側接着層の上面と同じ大きさの領域を有する又は前記下側接着層の上面に含まれる領域を有する平面形状の熱硬化性樹脂を含む上側接着層とが積層されており、
前記第一工程において、前記基板と前記上側接着層との間に前記下側接着層が介在されるように前記アンダーフィルを配置することを特徴とする電子部品の接合方法。
前記上側接着層は、前記電子部品の下面を含む領域を有することを特徴とする請求項１に記載の電子部品の接合方法。
前記第三工程において、前記上側接着層の所定部分を前記電子部品の下から外部側方に押し出して、前記下側接着層のうち前記電子部品の下から外部側方にはみ出した領域上に配置することを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の接合方法。
前記下側接着層の熱可塑性樹脂の軟化温度は、前記上側接着層の熱硬化性樹脂の熱硬化温度よりも低い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接合方法。
前記第三工程において、前記下側接着層の所定部分を前記電子部品の下から外部側方に押し出して、前記電子部品を前記基板に前記上側接着層によって接合することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子部品の接合方法。
前記第二工程において、前記上側接着層と前記電子部品の下面とが前記下側接着層を介在せずに対向するように前記電子部品を配置することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電子部品の接合方法。
前記アンダーフィルは、前記下側接着層と前記上側接着層とからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電子部品の接合方法。
前記上側接着層は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂からなる接着剤中に導電性を有する粒子を混入させ、厚み方向に加圧されたときに、その厚み方向に導電性を有し、面方向に絶縁性を有する異方導電性接着材からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電子部品の接合方法。
基板の部品搭載領域上にアンダーフィルを介して電子部品が熱圧着されることにより、前記電子部品が前記基板に前記上側接着層によって接合された電子部品の接合構造であって、
前記アンダーフィルは、前記電子部品の下面の全てを含む領域を有する平面形状の熱可塑性樹脂からなる下側接着層と、前記下側接着層の上面と同じ大きさの領域を有する又は前記下側接着層の上面に含まれる領域を有する平面形状の熱硬化性樹脂を含む上側接着層とが積層されており、
前記基板と前記上側接着層との間に前記下側接着層が介在されていることを特徴とする電子部品の接合構造。
前記上側接着層は、前記電子部品の下面を含む領域を有することを特徴とする請求項９に記載の電子部品の接合構造。
前記電子部品の下から外部側方にはみ出した領域において、前記基板との間に前記下側接着層が介在されるように前記上側接着層が設けられていることを特徴とする請求項９または１０に記載の電子部品の接合構造。
前記アンダーフィルは、前記下側接着層と前記上側接着層とからなることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の電子部品の接合構造。