JPH02180036A - 電極の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば半導体素子などが形成された集積回
路基板と、プリント基板、フレキシブル基板、あるいは
セラミック基板などの回路基板とを電気的に接続するた
めに好適に実施される電極の形成方法に関する。

従来の技術 従来、半導体素子が形成されたＩＣ（ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ　）基板の電極
と他の回路基板の電極とを相互に圧接して電気的に接続
する方法としては、主として、特公昭５９−２１７９ま
たは特公昭６２　６６５２などに開示された異方性導電
シートを用いる方法（以後、「第１従来例」と称する）
、特開昭６３−１３３３７に開示された金属の突起電極
を用いる方法（以後、「第２　ｆｆｔ−来例」と称する
）、ならびに特開昭６１　２４２０４１、特開昭６１　
２５９５４８、および特開昭６３　１５０９３０に開示
された弾性突起電極を用いる方法（以後、「第３従来例
Ｊと称する）などが知られている。

第１従来例では、き成樹脂などから成る接着剤中に導電
性の微粒子を分散した異方性導電シートを用いて、この
異方性導電シートがこのシードに加えられる圧力方向に
対してのみ導電性を示し、それ以外の方向に対しては非
導電性であるという異方性を利用している。すなわち、
接続したい電極間にこの異方性導電シートを介在させ、
この電極間に介在したシー■一部分をシート厚み方向に
亘って加圧することによって各電極間の電気的接続を行
うものである。しかしこの異方性導電シートでは、接続
する電極のピッチ幅が１５０μｒｌ’１程度以下の微細
ピッチにおいては、シート中に分ｔｉ’ｌ　した導電性
微粒子のために隣、接する電極端子間が導通可能状態と
なってしまい短絡の原因となっていた。

第２従□来例は、上述した第１従来例の問題点を解消す
るために、接続される回路基板の一方の電極表面上に金
属材料から成る突起電極を設けて、対応する電極に圧接
して電気的接続を行うものである。この第２従来例によ
れば、微小ピッチ幅を有する電極の接続は可能であるけ
れども、突起電極の高さが不揃いであるために圧接時の
接続抵抗に不均一性が現われ、接続の信頼性が劣るとい
う問題点があった。

第３従来例は、上述した第２従来例の問題点を解消する
ために、突起電極を、弾性を有するとともに導電性を有
する部材がら構成し、この突起電極の高さの不揃いを圧
接時における突起電極の弾性変形で吸収するようにして
いる。

発明が解決しようとする課題 第３従来例の中でも特に、特開昭６１−２４２０４１お
よび特開昭６１−２５９５４８においては、突起電極を
形成するためにスクリーン印刷などの印刷法を用いてい
る。しかし印刷法では、微小なピッチ幅を有する電極に
対応して微小な突起電極を形成することが困難であり、
微小ピッチ幅を有する電極間相互を短絡なく接続するこ
とができない。

また第３従来例中グ）特開昭６３　１５０　”）　３０
においては、突起電極を形成する際に用いる導電性イン
クを選択的に硬化させるために、マスク板を介して赤外
線あるいは紫外線などを照射して導電性インクを硬化さ
せている。しかし赤外線照射などを用いた熱硬化による
方法では、導電性イ〉りの熱碑化には数分〜数十分の時
間を必要とする。

したがってマスク板ｌ）開口部周辺の導電性インクもま
た、開口部を通して照射された赤外線によ−）で加熱さ
れた導電性インクからの熱伝導によって加熱されて硬化
し、微小ピッチ幅て・のパターン形成性が悪く不鮮明と
なってしまう。また紫外線照射などを用いた光硬化によ
る方法では、導電性を得るためにインク中に添加されて
いる金属粉、自金粉、導電粉、あるいは金属め−）きし
たガラスビ−ズなどが不透明であるために、照射される
紫外線が導電性インク全体に照射されず光硬化が不充分
となる。したがってパターン形成性が悪いという問題点
があった。

さらに、特開昭６１−２４２０４１および特開昭６３　
１５０９３０においては、弾性を有する突起電極の材料
として、樹脂中に導電性賦与剤として各種の導電性粉末
を混入した導電性、樹脂を使用している。このような導
電性樹脂においては、充分な弾性を保つためには導電性
粉末の量を少量に抑える必要がある。しかしながら導電
性粉末の量が少ないと逆に導電性樹脂の導電性が悪く、
この導電性樹脂を用いた突起電極の接続抵抗が高くなっ
てしまうという問題点があった。

本発明の目的は、上述した問題点を解決して、相互に接
続される配線基板の電極の微細化に対応できるとともに
、低電気抵抗の接続が可能であって、相互の電極を高い
信頼性で電気的に接続するために用いることができる電
極の形成方法を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、弾性および導電性を有する介在体を配線基板
の電極上に合金接合によって固定するようにしたことを
特徴とする電極の形成方法である。

作　　用 本発明の電極の形成方法においては、弾性を有するとと
もに導電性をも有する介在体が用いられる。この介在体
は配線基板の電極上にき合接６によって固定され、これ
によって配線基板上に突起した電極が形成される。

したがって、たとえば半導体装置を回路基板上に実装す
る場合に、この半導体装置上に前記突起した電極を形成
すれば、前記回路基板に半導体装置が圧接などの方法に
よって高い信頼性で接続される。

また、前記突起した電極を用いて圧接する場きに、回路
基板相互の接合に光硬化性あるいは自然硬化性の接着剤
などを使用することによ−）で、広い面積を低温で接着
することができるととも（こ、電気的な接続部が樹脂に
よ−ｔて封止されるために電気的接続の信頼性がさらに
向上される。

実施例 第１図は本発明の電極の形成方法に従って突起した電極
１３（以下単に、「突起電極１３」という）が形成され
た半導体装置１を後述の液晶□表示装置２に実装した場
合の拡大断面図であり、第２図はその半導体装置１が実
装された液晶表示装置２の断面図である。第２図を参照
して、表面に電極３および対向電極４がそれぞれ形成さ
れた一対の液晶表示板５．６は、シール樹脂７を介して
貼自わされており、その間に液晶８が封止されている。

液晶表示装置２において、電極３は液晶表示板５上を図
面右方に延び、液晶表示装置２の表示駆動を行うために
実装された半導体装置１の突起電極１３と接続されてい
る。

半導体装置１は、シリコンあるいはガリウムヒ素などの
ウェハ上に拡散層が形成され、これによって多数のトラ
ンジスタやダイオードなどが構成されて、液晶表示装置
２の表示駆動を行う機能を有する。第１図を参照して、
半導体装置１は、配線基板である基板１０と、基板１０
の最上層に形成された電極１１と、たとえばＳｉＮ、Ｓ
ｉＯ２あるいはポリイミドなどから成る表面保護層１２
とを含む。電極１１は、たとえばＡｌ−５ｔなどから成
る。

この半導体装置１の電極１１上には、後述される本発明
の電極の形成方法に従−）て突起電極１３が形成される
。

一方、液晶表示板５の電極３は、たとえばソーダガラス
などの表面上に形成された錫添加酸化インジウム（Ｉｎ
ｄｉｕ＋＊　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ、以下ｒｌＴｏ、と略
記する）またはニラゲルでめっきされたＩＴＯであって
、通常厚みは１００〜２００　ｒＩｒｒ＋程度である。

半導体装置１と液晶表示板５とは、電極３．１１間が所
定の間隔１１となるように、突起型％１３と電極３とを
対向して圧接し、この状態で予め基板５，１０間に充填
された接着剤層１４を硬化して接合する。接着剤層１４
としては、たとえば反応硬化性、嫌気硬化性、熱硬化性
、光硬化性などの各種接着剤を使用することができる。

特に本実施例では、液晶表示板５が透光性材料であるガ
ラスから成るので、接着剤層１４には高速接自可能な光
硬化性接着剤を使用することができる。

第３図に、上述の第１図に示した突起電極１３に使用さ
れる弾性導電粒子１５の一例の断面口を示す。弾性導電
粒子１５は、高分子材料から成る弾性ビーズ１６表面上
に、金属材料から成る導電性の被覆層１７が被覆されて
構成される。弾性ビーズ１６としては、ポリイミド樹脂
、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの自戒樹脂およびシ
リコーンゴｌ−、ウレタンゴムなどの自戒ゴムが使用で
きる。

被覆層１７の導電性材料としては、半田付性、延性の点
からＡｕが好ましいけれども、ｐｔ、Ｐ（量、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｉｎ、Ｓｒ１．Ｐｂ、ＣＣ０１Ａなどの金属および
これらのき金を、弾性ビーズ１６表面上に一層もしくは
二層以上で被覆してもよい。二層以上で被覆する場きに
は、弾性ビーズ１６１・、の密着性に優れるたとえばＮ
ｉなどの金属層を先に形成し、さらにそれら金属層の酸
化を防止するためにＡｕなどの金属層を被覆する。被覆
の方法としては、スパッタリング法あるいはエレクトロ
ンビーム蒸着法、および無電解め−）きなどの方法を用
いることができる。

第４図は、半田金属を用いて本発明の電極の形成方法を
実施する場合の製造工程を順次的に示す断面図である。

半導体装置１の電極１１としては、通常Ａｌ−３ｉが使
用されている。したか−）てこの電極１１上に金属の拡
散を防止するためのバリアメタル層１８、親半、田層１
９、および半田層２０をこの順に、蒸着法、フォトリン
グラフィ法、めっき法などの周知の方法によって形成し
、第４図（１）に示される構造を有した接続領域を電極
１１上に形成する。バリアメタル層１８としては、Ｔｉ
、Ｗ、Ｏｒなどの金属およびそれらのき金が使用できる
。親半田層１つとしては、Ｃｕ　、Ｎ　ｉ、Ａｕ、Ａｇ
、Ｐｔなとの金属およびそれらの６金が使用できる。半
田層２０としては、比較的低融点のｐ　ｂ　−Ｓ　ｒｒ
系（融点ｍ　、　ｐ　　矢１８３　”（：、　）、Ｉ　
基−８ｎ系（ｌＴ１．Ｐ、”Ｆ１１６℃）などが使用で
きる。

第４図（１）に示される構造を有した接続領域が形成さ
れた半導体装置１上に、スビンコーｌ−あるいはロール
コートなどの方法によって７ラツクス２１を塗布する。

このフラックスを塗布する目的は、半田付性を向上する
とともに、弾性導電粒子１５を基板１０上に付着させる
ためである。したがってこのフラックス２１としては、
非揮発性を有するとともに所定の粘性を有するものが用
いられる。

次に第４図（２）に示されるように、第３図に示された
弾性導電粒子１５を基板１０上に配置する。したがって
７ラツクス２１の厚みとしては、弾性導電粒子１５の直
径の１／２〜１１５程度であることが好ましい。この後
、基板１０を２２０〜２５０℃に加熱して半田層２０を
再溶融し、弾性導電粒子１５表面に形成された被覆層１
７と半田接合させる。

半田接合後に、基板１０および接合された弾性導電粒子
１５を冷却し、表面に塗布されたフラックス２１および
不要な弾性導電粒子１５を除去するためにア七トンなど
の有機溶剤で洗浄する。これによって第４図（３〉に示
されるように、弾性導電粒子１５から成る突起電極１３
が形成された半導体装置１を得ることができる。第４図
（３）においては、１つの電極１１の接続領域に対して
１個の弾性導電粒子１５が配置しているけれども、１つ
の電極１１の接続領域に対して複数個の弾性導電粒子１
５を配置して突起電極１３を形成するようにしてもよい
。

以上説明した手順に従−）て形成された弾性導電粒子１
５から成る突起電極１３を有する半導体装置１は、先に
説明した第２図の液晶表示装置２のように、他の回路基
板に圧接した状態で予め回路基板間に充填された接着剤
を硬化して回路基板相互を接合し、実装することができ
る。

第５図は、本発明の他の実施例を説明するための断面図
である。なお第４図に示した実施例と対応する部分には
同一の参照符号を用いる。第５１２１に示す電極の形成
方法においては、２つの金属層が加圧加熱された状態で
、これら２つの金属層の界面において金属が固相状態で
相互に拡散して合合接きが行われることを利用する。し
たがって本実施例においては弾性導電粒子１５として、
その被覆層１７が特にＡｕ、３ｎ、またはＡ　ｕ　−Ｓ
　ｎ合金を主成分とする金属材料から形成されたものを
使用することが好ましい。

第５図（１）は、本実施例に用いられる半導体装置２４
の基板１０土の電極構造を示す断面口である。基板１０
上のたとえばＡｔ−３ｉから成る電極１１には、バリア
メタル層１８および拡散によって接合される拡散用金属
層２２が、蒸着法、フォｌ−リソグラフィ法、めっき法
など周知の方法によって予め形成される。バリアメタル
層１８としては、Ｔ　ｉ　、　Ｗ　、　Ｃｒなとの金属
およびそれらの合金が使用できる。拡散用金属層２２と
しては、第３図に示した弾性導電粒子１５の被覆層１７
と同じ金属材ＩＩを用いることができるけれども、好ま
しくはＡ　ｕ　、　Ｓ　ｒ＋　、またはＡ　ｕ　−Ｓ　
ｎ合金を主成分とするものが使用される。

第５図（２）に示されるように、予め粘着剤２６が塗布
された仮基板２３上に弾性導電粒子１５を一様に並んだ
状態で付着させる。この弾性導電粒子１５が表面に担持
された仮基板２３を、第５図（１）に示した電極１１上
に拡散用金属層２２が形成された半導体装置２４に対し
て対向させ、矢符２５で示される方向に１　ｋ　ｇ　／
　ｍ　ｒｎ　’程度の加圧を行うとともに３００〜３５
０℃の加熱を行う。これによって弾性導電粒子１５の金
属材料から成る被覆層１７と電極１１上に形成された拡
散用金属層２２との界面で金属が相互に拡散して合金接
合が行われ、弾性導電粒子１５を含む突起電極１３が基
板１０上の電極１１に対応した位置に形成される。なお
上述の加圧および加熱時に、接合部に対して超音波を加
える方法を併用することによって、電極１１上にバリア
メタル層１８および拡散用金属層２２を設けることなく
、直接に弾性導電粒子１５を電極１１に対して接きする
ことができる。

弾性導電粒子１５を仮基板２３上に一様に担持させる方
法としては、仮基板２３上に粘着剤２６をスピンコード
、ロールコーＩ・あるいは印刷などの方法によって塗布
し、この粘着剤２６に弾性導電粒子］５を付着させるこ
とによ−）て行うことができる。用いられる粘着剤２６
としては、シリコン系、ポリイミド系などのき成樹脂類
、および高粘度を有するオイルやグリースなどのゾル状
の！ｉ！ｆｆ質を使用することができる。この仮基板２
３上に塗布される粘着剤２６の厚みとしては、弾性導電
粒子１５の直径の１７７２〜１／１ｏ程度が好ましい。

粘着剤２６が前記の値よりも厚いと、弾性導電粒子１５
が仮基板２３上に複数個以上で重層して付着し、薄い場
合には粘着性が低く弾性導電粒子１５が均一にｆ土着し
た付着層を形成することができない。

また電ｉｌｌ上にバリアメタル層１８などを介して予め
形成される拡散用金属層２２の層厚としては、加圧加熱
時に圧力を集中させるとともに電極１１上の接続領域以
外の部分Ｉ＼弾性導電粒子１５が圧着する事態を防止す
るために、弾性導電粒子１５の直径の１７′２程度で形
成されることが好ましい。拡散用金属層２２が前記の値
よりも厚いと、その層厚に弾性導電粒子１５の直径を加
えた値の不揃いが大きくなる。したかつて正続特番こ大
きな加圧力を必要とするとともに、弾性導電粒子１５の
変形量がむやみに増大してしまう。また薄い場６には、
表面保護層１２などの不要な部分にまで弾性導電粒子１
５がｆす着する不所望な事態を招いてしまう。さらに本
実施例においても、先の第４図に示した実施例と同様に
、１つの電極１１に対して複数個の弾性導電粒子１５が
扱きされて突起電極１３が形成されるようにしてもよい
。

以上のようはして、電極１１」二に弾性導電粒子１５か
ら成る突起電極１３が形成された半導体装置２４はまた
、第２０に示されるように、液晶表示装置２などの他の
回路基板に圧接などの方法によ−）て実装することが可
能である。

以上の実施例においては、半導体装置１，２４の基板１
０上に突起電極１３を形成するＰ＠合に−）いて説明し
たけれども、半導体装置に関連して電極を形成する場合
に限定する必要はなく、たとえば他の回路基板上に電極
を形成する場合についても本発明は実施することができ
る。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、簡単な方法によって
配線基板の電極上に突起した電極を微細に形成すること
ができる。この突起した電極は、弾性および導電性を有
する介在体が配線基板の電極上にき合接自によって固定
されて成る。このために、その接続は機械的仁高い強度
を有するとともに、電気的にも低抵抗である。また、相
互に接続される配線基板の電極の微細化に対応すること
が可能となる。したが−ノで、たとえばこの突起した電
極が形成された配線基板と他の配線基板とを圧接によっ
て電気的に接続する場きに、接続の信頼性が格段に向上
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って半導体装置１が液晶表示装置２
に実装された接合部を示す拡大断面図、第２図は液晶表
示装置２の断面図、第３図は弾性導電粒子１５の断面図
、第４図は本発明の一実施例である電極の形成方法を示
す断面図、第５１２１は本発明の他の実施例である電極
の形成方法を示す断面図である。 １．２４・・・半導体装置、２・一液晶表示装置、３゜
４．１１−・・電極、５，６・・・液晶表示板、１０・
・・基板、１２・・・表面保護層、１３・・・突起電極
、１４・接着剤層、１５・・・弾性導電粒子、１８・−
バリアメタル層、１つ・−・親半田層、２０・・・半田
層、２２・−・拡散用金属層 代理人　　弁理士　画数　圭一部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弾性および導電性を有する介在体を配線基板の電極上に
   合金接合によって固定するようにしたことを特徴とする
   電極の形成方法。