JPH02306558A - 電極上への導電性粒子の配置方法 - 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、たとえば半導体集積回路基板、あるいはプリ
ント基板、ガラス基板、フレキシブル基板、またはセラ
ミック基板などの回路基板相互間の電極を、導電性粒子
を介した圧接によって電気的に接続するために好適に実
施される電極上への導電性粒子の配置方法に関する。

従来の技術 従来、回路基板同士の電極を電気的に接続する方法とし
ては、通常、半田付けが行われている。

半田付けによる方法では、少なくとも一方の回路基板の
電極上に、めっき法や印刷法などによって半田層を形成
し、この半田層を２００〜２５０℃程度の高温に加熱し
、溶融して他方の回路基板の電極に接続する。したがっ
て電極材料として、予めＡｕ、Ｃｕ、Ｎｉなどの親半田
金属を用いる必要がある。

このような半田付けという高温処理による回路基板など
への熱的な弊害や、親半田金属を用いることによるコス
ト高を回避するために、最近では、接着剤中に導電性粒
子を分散させて成る異方導電性接着剤を用いる傾向にあ
る。

異方導電性接着剤は、塗布状態で加圧されるとその厚み
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。この異方導電性を利用し、接続
したい電極や端子などの表面にこの異方導電性接着剤を
塗布し、電極間に介在した異方導電性接着剤層をその厚
み方向にわたって加圧して両電極間の電気的および機械
的接続を行う。

特に、配線材料としてＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉ
ｎ０ｘｉｄｅ）を使用する液晶表示板の端子の接続には
、その接続の容易性および熱的条件の点から、前記異方
導電性接着剤が多用されている。

発明が解決しようとする課題 上記した異方導電性接着剤は、樹脂材料中に導電性粒子
を分散させた構成である。したがって隣接端子間のピッ
チ幅が微細となった場合には、樹脂中に存在する導電性
粒子に起因して電気的短絡が生じ、微小ピッチ幅での接
続が困難となる問題点がある。

本発明の目的は、上記問題点を解決して、接続すべき電
極上にのみ導電性の粒子を配置することができ、したが
って電極の微細化に対応することができると共に、接続
の信頼性を向上することができる電極上Ｉ＼の導電性粒
子の配置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、電極が形成された回路基板に光硬化性の樹脂
材料を塗布して樹脂層を形成し、前記樹脂層の層厚より
も大径の導電性の粒子を前記回路基板に散布し、 この導電性粒子が散布された回路基板の樹脂層に、光の
透過領域と遮断領域とが選択的に形成された光の選択透
過部材を介して電極部にのみ光を照射し、 前記樹脂層の硬化に免立って、前記選択透過部材によっ
て導電性粒子を電極側に圧接し、電極上以外に付着した
導電性粒子は、前記樹脂層と共に除去するようにしたこ
とを特徴とする電極上への導電性粒子の配置方法である
。

作　　用 ４一 本発明に従えば、電極を含む回路基板には光硬化性の樹
脂材料が塗布されて樹脂層が形成される。

この樹脂層には、その層厚よりも大径の導電性粒子が散
布され、電極上以外に付着した前記粒子は樹脂層と共に
除去される。このように電極上へのみ導電性粒子を配置
するには、先ず、前記粒子が散布された回路基板の樹脂
層に、回路基板の電極に対応する位置に光の透過領域と
、光の遮断領域とが選択的に形成された光の選択透過部
材を介して光を照射する。また前記樹脂層が光照射によ
って硬化するに先立って、前記選択透過部材によって導
電性粒子を電極側に圧接する。

これによって前記選択透過部材の光の透過領域に対応し
て光照射によって硬化した樹脂層には。

導電性粒子が埋設して固定され、光の遮断領域に対応し
て光照射されず未硬化の樹脂層には導電性粒子が保持さ
れる。

したがって電極上以外に付着した前記粒子は未硬化の樹
脂層と共に除去することによって、電極上ｌ＼配装され
た導電性粒子のみを樹脂層に埋設して固定し、突起した
電極を形成することができる。

これによって回路基板上に突起した電極を微細に形成す
ることができ、電極の微細化に対応して高い信頼性で他
の回路基板に接続することができる回路基板が構成され
る。

また、接続すべき両回路基板の少なくとも一方の回路基
板に前記突起した電極を形成して両回路基板を圧接する
場合に、両回路基板間に比較的低温度で硬化する接着剤
を充填してこの接着剤を硬化させれば、前記突起した電
極から成る電気的な接続部分が樹脂によって封止され、
接続の信頼性が格段に向上する。

実施例 第１図は本発明の一実施例である半導体装置６の構成を
示す断面図であり、第２図は半導体装置６の製造工程を
説明する断面図であり、第３図は半導体装置６が実装さ
れた液晶表示装置１ｏの断面図である。

第３図を参照して、表面に透光性の電極１３および対向
電極１６がそれぞれ形成された一対の液晶表示板１１．
１２は、シール樹脂１５を介して貼り会わされており、
その間に液晶１７が封入されている。液晶表示装置１０
において、液晶表示板１２上を図面右方に延びる電極１
３には、導電性粒子５を介して半導体装置６が接続され
、液晶表示装置１０の表示駆動を行う。また、半導体装
置６と液晶表示板１２との接続部分は、接着剤１４によ
って封止されている。

半導体装置６は、シリコンあるいはガリウムヒ素などの
基板上に拡散層（図示せず）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１ｏの表示駆動を行う機能を有する。この半導
体装置６は、基板１と、この基板１の一方表面に予め形
成される電極２と、樹脂層８ａと、導電性粒子５とを含
む。

半導体装置６の電極２としては、通常、ＡｎにＳｔを１
層程度添加したＡｌ−３ｉが使用されている。Ａｌ−３
ｉは、その表面にごく薄いアルミナなどの絶縁性酸化膜
を形成し、接続時の抵抗が高くなり易い。この接続抵抗
を低減するために、図示はしないけれとも、Ａ１・Ｓｉ
の電極２にＣｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、
ＰｔおよびＰｄなどのうちのいずれかの金属、あるいは
これら金属の合金を材料として、１層もしくは２層以上
の金属層を予め被覆してもよい。

被覆方法としては、上記金属を半導体装置６上にスパッ
タリング法あるいはエレクトロンビーム法などによって
蒸着し、その後フォトリソグラフィ法によってパターン
形成して、電極２に選択的に金属層を被覆する。あるい
は、Ａｌ・Ｓｉから成る電極２に、Ｎｉは直接には無電
解めっきできないので、先にＰｄを電極２に選択的に無
電解めっきし、その後、Ｐｄに対してＮｉを無電解めっ
きすることによって、電極２にＮｉの金属層を被覆する
こともてきる。

基板１の電極２が形成されていない表面領域には、表面
保護層３が形成されている。この表面保護Ｎ３は、たと
えばＳｉＮ、５ｉｎ２、あるいはポリイミドなどから成
る。

基板１の電極２上には、樹脂層８ａが形成され〜８− ている。この樹脂層８ａは、後述する本発明の方法によ
って、導電性粒子５の一端が電極２の表面に接触し、他
端が樹脂層８ａから突出した状態で硬化される。樹脂層
８ａの材料としては、たとえばアクリル系樹脂、ポリエ
ステル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ある
いはシリコーン系樹脂などの各種合成樹脂材料を使用す
ることができる。

導電性粒子５としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ｃｕ、Ｎｉ
、Ｃ１Ｉｎ、Ｓｎ、ＰｂおよびＰｄなどの金属あるいは
これらの２種類以上の合金を使用することができる。ま
た第１図に例示のように、高分子材料からなる弾性粒子
５ｂの表面に、導電性材料からなる被覆層５ａを形成し
た導電性粒子５としてもよい。この揚重、弾性粒子５ｂ
の高分子材料としては、たとえばポリイミド系樹脂、エ
ポキシ系樹脂、アクリル系樹脂などのき成樹脂、あるい
はシリコーンゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴムが使用
できる。

前記被覆層５ａの導電性材料としては、Ａｕ、Ａｇ、　
　Ｐｔ、　　Ｃｕ　　、　Ｎｉ　　、　Ｃ、Ｉ　　ｒｒ
　　、Ｓ　　ｒｒ　　、　ｐｂおよびＰ　ｄなとの金属
、あるいはこれらのき金を１層もしくは２層以上として
使用することができる。２層以上で被覆層５ａを形成す
る場自には、弾性粒子５ｂ／＼の密着性に優れるたとえ
ばＮｉなとの金属層を先に形成し、さらにそのような金
属の酸化防止のために、Ａｕなどの金属層を被覆するこ
とが好ましい。被覆方法としては、スパッタリング法、
エレクトロンビーｌ−法などによる蒸着法、あるいは無
電解めっきなどの方法を用いることができる。

次に、第２図を参照して、本発明の一実施例を説明する
。第２図（１）では、予め電極２および表面保護層３が
形成されている基板１において、この電極２および表面
保護Ｍ３の表面に、たとえばスピンコードあるいはロー
ルコートなどの方法によって、光硬化性の樹脂材料を全
面に塗布し、均一な層厚１１を有する樹脂層８を形成す
る。この樹脂層８は、塗布状態で粘度μｍ２０００〜１
ｏｏｏｏｏセンチポアズ（ｃＰ）の粘性を有する一１〇
− ことが好ましい。

上述のように樹脂層８を塗布するためには、予め所定粘
度μに調製された光硬化性の樹脂材料を適当な溶剤で希
釈し、粘度が低下した状態で基板１に塗布する。これに
よって塗布する際の樹脂層８の層厚１１が容易に制御で
き、また形成された樹脂層８の層厚ｐ１を基板１上で均
一に保持できる。

ところが一般に、光硬化性樹脂は溶剤を含浸した状態で
は、光照射による硬化が不充分となることが知られてい
る。そこで、光硬化性樹脂を塗布して樹脂層８を形成し
た基板１を、たとえば１ｍｒｎ　Ｔ　ｏ　ｒ　＋−程度
の真空中に、充分な時間たとえば少なくとも１時間程度
放置し、樹脂層８が含む溶剤を充分に気化させる。これ
によって溶剤が気化した樹脂層８は、自然状態の液状体
となり、光硬化性が改善し、予め調製した所定粘度μに
回復する。

このような基板１上の樹脂層８としては、その層厚１１
−１〜２０μｍ程度が好ましい。ずなわぢ、樹脂層８の
層厚１１は、基板１および電極２の平坦性や粗面性ある
いはうねりや反りなどといった特性を考慮して決めるべ
きであり、電極の微細化やピッチ幅などの電極間隔に対
応して基本的には薄い方が好ましい。しかし前記層厚１
１よりも薄いと、基板１の粗面性が後述する導電性粒子
５の散布時に粒子５の凹凸として現れ、マスク９による
加圧か不充分となり、電気的接続が不良となり易い。

また樹脂層８が、前記層厚１１よりも大きい場音には、
対応することができる電極２の配線数が低下し、ピッチ
幅が増大する。

樹脂層８の材料としては、たとえばアクリル系やポリエ
ステル系の樹脂材料を基材とし、それに光硬化剤を混入
したもの、または前記基材に光反応性の基を付加して光
硬化性樹脂としたものなどが使用できる。

次に、第２図（２）に示されるように、樹脂層８上に導
電性粒子５をほぼ単層で配置する。これによって後述す
るように、他の回路基板と圧接したときに安定した接続
状態を達成てきる。導電性粒子５を単層で配置するには
、前述のような処理によって所定粘度μに調整された樹
脂層８上に、導電性粒子５の充分量を全面に一様に散布
する。

この段階で導電性粒子５は、数段に積層した状態であっ
てもよい。

その後、空気または窒素ガスを基板１に吹付けるエアブ
ロ−やＮ２ブローによって、樹脂層８にその粘着性によ
って付着した導電性粒子５などの上に、単に積層して付
着している余分な導電性粒子５を除去する。あるいは、
水洗いによって余分な導電性粒子５を流出させてもよい
。

上述のように樹脂層８上に導電性粒子５が単層で確実に
粘着するためには、樹脂層８が前記粘度μｍ２０００〜
１０００００ｃＰ程度の粘性を有していればよい。粘度
μが上記の値よりも高いと、逆に、樹脂層８１＼の導電
性粒子５の粘着性が低下する。一方、上記の値よりも低
粘度の樹脂層８では、導電性粒子５の粘着が不充分とな
ると共に、一旦付着した導電性粒子５が樹脂層８から離
間し、他の導電性粒子５へ付着するなどして導電性粒子
５同士で団塊状になり易い。

次に、第２図（３）に示されるように、電極２に対応し
て透光領域７ａと遮光領域７ｂとが選択的に形成された
マスク板９を、基板１に粘着した導電性粒子５側で対向
させ、電極２と透光領域７ａとを位置会わぜする。また
基板１の導電性粒子５に対して背面には、軟質ゴムなど
の弾性部材４を当接する。その後、このマスク板９を介
して基板１に紫外線２０を照射する。この光照射による
樹脂層８の硬化に先立って、弾性部材４に対して矢符１
８方向に、マスク板９によって導電性粒子５を電極２側
へ押し付ける。これによって導電性粒子５は、その一端
が電極２に当接した状態で樹脂層８の硬化に伴って固定
される。

またマスク板９による前記加圧時に、導電性粒子５が電
極２に当接しなくても、予め光硬化性樹脂層８にたとえ
ばウレタン系やシリコーン系などの比較的軟らかい樹脂
材料を選択することによって、後述する他の回路基板と
の圧接時に、導電性粒子５が樹脂層８を貫通し、電極２
に接触させることができる。すなわち、そのような軟ら
かい樹脂材料としては、光硬化後でも、導電性粒子５の
硬さよりは軟らかく、加圧される前記粒子５によって塑
性変形が生じ、樹脂層８が押し分けられる程度の軟性を
有するものであればよい。

マスク板９の材質としては、加圧時に導電性粒子５から
の抗力によって反ることなく、均一に導電性粒子らを加
圧できるものが好ましい。そのような露光および加圧に
用いるマスク板つとしては、たとえば透光性の厚手のガ
ラス板９ａ表面に金属層９１）を蒸着法などによって全
面に形成し、これをフォトリソグラフィ法などによって
選択的にエツチングし、基板１の電極２の形状に対応し
たパターン形成を行う。これによってマスク板９には、
金属層９ｂの有無に従って前記透光領域７ａと遮光領域
７ｂとから成るマスクパターンが形成される。このよう
な金属層９ｂの層厚１２としては、加圧時に当接する導
電性粒子５の粒径（量に比べて充分小さく、加圧力の不
均一を招くことのない程度たとえば数１００　ｎ　ｍ以
内であればよい。

マスク板９を介して導電性粒子５を含む樹脂層８を露光
し、加圧することによって、第２図（４）に示されるよ
うに、電極２上の導電性粒子５は硬化した樹脂層８ａに
固定され、電極２上以外の導電性粒子５は未硬化の樹脂
層８ｂに埋設して保持される。

基板１上に配置される導電性粒子５は、その粒径ｄが樹
脂層８の層厚ｐ１に対して少なくとも２倍以上、好まし
くは層厚１１の３〜２０倍程度の均一粒径ｄ−（３〜２
０）ＸＺＩであればよい。

導電性粒子５の粒径（１が層厚１１の２倍以下では、マ
スク板９を介して導電性粒子５を基板１側へ押し付ける
際に、樹脂層８がマスク板９に付着し、汚損する恐れが
ある。また、このような粒径（１は、電極２の微細化お
よびピッチ幅の微小化に対応したものでなければならず
、むやみに大きくすることは電気的接続の信頼性の低下
を招いてしまう。

またマスク板つと導電性粒子５との間に、ポリエチレン
、ポリカーボネート、テフロン、シリコーンなとの透光
性の樹脂フィル１２、あるいはガラス板などの透光性部
材を介在させてもよい。これによって、マスク板９と導
電性粒子５とが直接に当接することがなく、したがって
直接当接して相互に加圧されることに起因したマスク板
９の損傷を防止し、保護することができる。

次に、このように電極２上にのみ選択的に紫外線２０が
照射され、感光した樹脂層８に対して、溶剤を用いて現
像を行う。適当な溶剤としては、メチルエチルケトン。

メチルイソブチルケトンやアセトンなどのケトン類、あ
るいはキシレンやトルエンなどの溶剤が使用されるが、
樹脂層８がアクリル系のものに対してはケトン系の溶剤
といっなように、樹脂層８の特性に応して溶剤の種類は
適宜決定されるべきものである。一般に、光硬化性樹脂
の硬化物は溶剤に対して溶は難くなるので、現像は容易
である。

すなわち、紫外線２０が照射されて硬化した樹脂層８ａ
においては、紫外線２０に基づく架橋反応などが生じて
おり、溶剤に対しては不溶性または難溶性である。一方
、紫外線２０が照射されずに未硬化の樹脂層８ｂにおい
ては、前記反応は生じておらず、溶剤によって容易に溶
出し除去される。

これによって第１図に示されるように、電極２上にのみ
導電性粒子５が配置された半導体装置６が得られる。こ
のように半導体装置６において、導電性粒子５を電極２
に固定した樹脂層８εｔは、基板１上で突起した電極を
微細に構成する。したがって半導体装置６は、電極の微
細化に対応して高い信頼性で他の回路基板に接続できる
。

第４図は第３図示の液晶表示装置１ｏを切断面線ＩＶ−
ＩＶから見た一部断面図であり、第５図は第４図の細部
を詳細に示す拡大断面図である。第４図および第５図を
参照して、半導体装置６には、前述した本発明に従って
、電極２上の樹脂層８ａに配置された導電性粒子５の一
端が電極２表面に接触し、その他端は樹脂層８ａがら突
出した状態で埋設して固定されている。一方、液晶表示
板１２の電極１３は、たとえばソーダガラスなどの表面
上にＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）
　、あるいは接触抵抗を低減するためにＮｉでめっきし
たＩＴＯなどが形成されて成り、通常厚みは５０〜２０
０ｎ　ｆｆｌ程度である。

半導体装置６を液晶表示板１２に実装するには、半導体
装置６の導電性粒子５から成る突起電極が形成された基
板１表面と、液晶表示板１２の電極１３が形成された表
面とを対向し、導電性粒子５と電極１３とを位置会わせ
する。位置合わせ終了後、基板１，１２間には接着剤１
４を充填し、半導体装置６を液晶表示板１２に対して導
電性粒子５および接着剤１４を介して矢符１９方向に、
電極２．１３間が所定の間隔１３となるまで加圧する。

この加圧状態で接着剤１４を硬化させ、半導体装置６を
液晶表示板１２に実装する。

このように導電性粒子５が電極２上に配置された半導体
装置６を、液晶表示板１２に圧接によって接続する際に
、両回路基板１，１２に加えられた圧力１９によって導
電性粒子らが樹脂層８ａを貫通し、その一端が電極２に
接触するようにしてもよい。

接着剤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が使用できる。

特に本実施例では、液晶表示板１２が透光性材料である
ガラス板から成るので、接着剤１４には、高速接ぎ可能
な光硬化性接着剤の使用が有効である。

このように、導電性粒子５を介して対応する電極２，１
３を接続する際に、予め両回路基板１゜１２間に接着剤
１４を充填し、硬化すれば、電気的接続部分が樹脂によ
って封止され、接続の償却性が格段に向上する。

また、導電性粒子らを、前述した弾性粒子５ｂ表面に導
電性被覆層５ａを形成したもので実現ずれば、回路基板
接続後に外部の温度変化などに伴う前記電気的接続部分
の熱変形などに導電性粒子５が追随して対応することが
できる。したがって接続の信頼性がさらに向上する。

本実施例においては、半導体装置６上に導電性粒子５を
配置する場合について説明したけれども、半導体装置に
限定する必要はなく、他の回路基板上に導電性粒子を配
置して圧接する場合についても本発明は広範囲に実施す
ることができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、簡単な方法によって回路
基板の電極上にのみ導電性粒子を配置てきる。これによ
って電極の微細化に対応して、この導電性粒子によって
突起した電極が形成された回路基板と他の回路基板とを
圧接によって接続する場６の信頼性が向上する。したが
って生産性が向上し、コストが低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の半導体装置６の断面図、第
２図は第１図示の半導体装置６の製造工程を説明する断
面図、第３図は半導体装置６が実装された液晶表示装置
１０の断面図、第４図は第３図の切断面線ＩＹ−ＩＶか
ら見た断面図、第５図は第４図の一部拡大断面図である
。 １・・・基板、２，１３．１６・・・電極、５・・・導
電性粒子、６・・・半導体装置、７ａ・・・透光領域、
７ｂ・・・遮光領域、８・・・樹脂層、１０・・・液晶
表示装置、１８．１９・・・加圧方向、２０・・・紫外
線代理人　　弁理士　画数　圭一部 ■ Ｃつ ＼才

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電極が形成された回路基板に光硬化性の樹脂材料を塗布
   して樹脂層を形成し、 前記樹脂層の層厚よりも大径の導電性の粒子を前記回路
   基板に散布し、 この導電性粒子が散布された回路基板の樹脂層に、光の
   透過領域と遮断領域とが選択的に形成された光の選択透
   過部材を介して電極部にのみ光を照射し、 前記樹脂層の硬化に先立って、前記選択透過部材によつ
   て導電性粒子を電極側に圧接し、 電極上以外に付着した導電性粒子は、前記樹脂層と共に
   除去するようにしたことを特徴とする電極上への導電性
   粒子の配置方法。