JPH0567058B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は簡単な構造でありながら信頼性が高
く、薄型化が可能であり、しかも安価に半導体集
積回路（以下ICという）チツプとガラス基板と
を接続することが可能な半導体装置の接続方法に
関するものである。

（従来の技術とその問題点） 近年ドツトマトリクスLCD、ドツトマトリク
スPDP等の平面デイスプレイは、例えばLCD−
TV、パソコン用デイスプレイとして実用商品化
されているが、表示すべき情報量の増加にともな
つて、80、桁×25桁（640×400ドツト）という、
従来よりデイスプレイとして用いられている
CRTに匹敵する表示能力を持つた大型のものが
商品化されるに至つている。こうした大型デイス
プレイについてはシリコーンゴムにカーボンブラ
ツクを配合・分散した導電性シリコーンゴムと絶
縁性シリコーンゴムとを交互に積層載置したいわ
ゆるゼブラタイプのを使用して、デイスプレイを
駆動するためのICを搭載したプリント配線基板
を接続する方法があるが、これには接続ピツチを
小さくすると位置合わせや接続抵抗に支障がある
ために、ある程度以上の小型化は不可能であり、
さらにはそうしたコネクタは圧縮状態で保持しな
ければならないので、デイスプレイデバイスが大
型化した場合には保持機構全体を大型堅牢なもの
にしなければならず、軽量化・薄型化は望めない
という不利がある。

これに対して、低融点の熱可塑性樹脂中に金属
粉、黒鉛粉、炭素繊維等のような導線性成分を配
合・分散させた異方導電性ヒートコネクタを使用
することにより、上例のゼブラタイプコネクタの
不利を解決しようとする試みもあるが、これを使
用した接続は熱可塑性樹脂が高温時（例えば＋70
℃）には接着力が極度に低下するし、またこうし
た弱点を補うためには接続部分を圧縮保持する機
構を追加する必要があるなど充分な性能を有する
ものはなく、さらにはここに使用されている導電
性成分としては数10μｍの直径を有するものを使
用する必要があり、これらがランダムに混合され
ているものであることから、微小ピツチにおいて
は、隣接する電極同志の絶縁性が損なわれて横導
通による不良をひきおこす不利があり、接続ピツ
チは0.2mmが限界といわれている。

また、この接続については第３図に示したよう
に、ICチツプ１１上のボンデイング・パツド１
２と長尺のポリイミドフイルム１３に銅箔１４を
張り付け、これをエチチングして配線基板と接続
するための導線を形成したTAB方式も知られて
いる。これは導線がICチツプや配線基板と一括
して位置合せされるために位置決め精度が高く、
かつ接続に要する作業時間が短いという利点があ
るほか、ICチツプとそれが接続される配線基板
との熱膨張率の差違によるストレスをこの導線７
が吸収するという利便性があるが、その反面、予
めICチツプのボンデイング・パツドにめつきな
どによつて突起状電極（バンプ）を設けるか、も
しくは導線のICチツプと接続する部分をエツチ
ング等によつて凸状部を形成しなければならず、
ICチツプの製品歩留まりを低下させるなどコス
トアツプは免れない。さらに、TAB−ICのアウ
ターリードをガラス基板にボンデイングしようと
する場合には、ガラス基板のITO膜パターンを
Cr、Ni、Au等の金属でめつきしてボンデイング
可能なものとする必要があり、コスト的に満足の
いくものにはならない。

なお、以上のような方法ではICチツプの他に
パツケージや導線などのスペースが必要であり、
電子機器を小型・軽量の物とするには至らなかつ
たことから、第４図に示したようにICチツプ１
１のボンデイング・パツド１２の上に半田合金に
よるバンプ１５を設けて、配線基板１６上の電極
１７と電気的接続をして実装面積をICチツプの
大きさとほぼ等しくしたフリツプチツプ法が提案
されているが、この方法では半田バンプの数が多
くなるとその特性や形状にばらつきが生じ、ま
た、配線基板の平面度の良否によつて接合強度も
不均一になるし、これについては上記したように
配線基板とICチツプの熱膨張率の差によつて生
ずるストレスが半田バンプを破壊するおそれがあ
り、電気的に信頼性のある接続とは言いがたいと
いう不利があり、また、ガラス基板に接続するた
めには前記した様なめつき処理が必要であり、小
型軽量化とコストダウンを両立させることは困難
である。

さらにガラス基板上にICチツプを直接実装す
る方法として、例えばポリイミドフイルムなどの
プラスチツクフイルムにICチツプのボンデイン
グ・パツドに合わせた穴を明け、この中にカーボ
ンブラツクを添加した導電性エラストマーを充填
して作つた導電性ゴムコネクタをガラス基板と
ICチツプの間に置いて位置合せをしたのち、バ
ネ性を持つた押え金具で固定する方法が提案され
ているが、これにはプラスチツクフイルムにフア
インピツチで小径の穴を明けるのが難しく、打ち
抜き金型等も非常に高価なものとなるという不利
があるために、このガラス基板上へのICチツプ
の直接実装法は未だに満足すべきものが確立され
ていない。

そのため、本発明者らはICチツプのボンデイ
ング・パツドと配線基板の電極とを弾性を有する
導電性突状体（ゴムバンプ）を介して接続してな
る半導体装置を提案し（特願昭61−299639号明細
書参照）、これによればICチツプと配線基板との
接続が簡単で作業時間が短縮されるにもかかわら
ず、高い信頼正で薄型化が達成されるけれども、
これについてはそのゴムパツドの形成がICチツ
プの表面に硬化後にゴム弾性を示すようになる導
電性ゴム組成物を含有する導電性インクを塗布し
たのち、この上にボンデイング・パツドの配置と
同様の開口部を有するニツケル板、ステンレス板
等の金属板からなるマスク板をボンデイング・パ
ツドに位置合せして重ね、ついでこのマスク板の
開口部をキセノンランプ、ハロゲンランプなどで
スポツト加熱するか、この開口部に水銀ランプか
らの紫外光をスポツト照射してこの開口部に面し
た導電性インクを層を硬化させ、つぎにこのマス
ク板を取り外してボンデイング・パツドと接して
いない部分の未硬化導電性インク層を溶剤を用い
て溶剤除去するか、あるいはICチツプの表面に
位置合せして重ねたマスク板開口部に上記した導
電性インクをスクリーン印刷し、マスク板を取り
外して導電性インクを硬化または乾燥するという
方法で作られるので、これが工業的にかなりの困
難を伴うという不利がある。すなわちこれに使用
するスクリーン版については印刷されたゴムバン
プが±5μｍ程度の高度な位置精度を必要とする
ことと、その高さを20〜50μｍとしなければなら
ないために、ニツケル板や、ステンレス板にエツ
チング法で所定位置に穴を明けてパターニングし
た物を使用するのが好適とされているが、これを
利用したスクリーン版では、ICチツプに対して
高精度に位置合わせすることが困難であることが
わかる。つまり、このスクリーン版が前記した様
な金属板を使用するため被印刷物であるICチツ
プのボンデイング・パツドを透かし見て確認しな
がら位置合わせすることができず、さらに、スク
リーン印刷を実行するためには、被印刷物である
ICチツプとスクリーン版との間に少なくとも１
mm程度のクリアランスを設ける必要があるが、ク
リアランスのある状態で位置合わせが完全にでき
たとしても、スキージがある一定の印圧でこのク
リアランスに相当するだけスクリーン版を引き伸
ばしながら印刷されるために、スクリーン版の引
き伸ばされた状態を再現できるわけではなく、そ
の位置合わせは不充分なもので、この方法によれ
ば上記したような±5μｍ程度の高度な印刷物を
得ることは困難と言わざるを得ない。

（発明の構成） 本発明はこの弾性を有する導電性突状体を使用
するICチツプのボンデイング・パツドと配線基
板との接続方法の改良に関するものであり、これ
は易剥離性フイルム上に導電性インク層を印刷
し、これを半導体集積回路チツプの入出力端子ま
たは配線基板の電極に当接加熱してこの導電性イ
ンク層を弾性を有する導電性突状体として半導体
集積回路の入出力端子または配線基板の電極上に
転写したのち易剥離性フイルムを剥離し、ついで
これに配線基板の電極または半導体集積回路の入
出力端子を当接し、加熱することを特徴とするも
のである。

すなわち、本発明者らは半導体集積回路チツプ
の出入力端子と配線基板の電極とを弾性を有する
導電性突状体（以下これをゴムバンプと略記す
る）で接続する方法における前記した不利を解決
する方法について種々検討した結果、ポリエチレ
ン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのような易剥離
性フイルム上にICチツプのボンデイング・パツ
ドまたは配線基板上の電極の配置と同様の開口部
を化学エツチング法によつて開口させた金属板の
開口部に硬化したときにゴム状弾性体を示す導電
性インキを注入して易剥離性フイルムのボデイン
グ・パツドまたは電極の配置と同様の位置に導電
性インキ層を設けたのち、これをICチツプまた
は配線基板上に当接し、この裏側からホツトプレ
スするとこの導電性インク層が硬化してゴムバン
プになると共に、これがICチツプまたは配線基
板上に転写されるので、これから易剥離性フイル
ムを剥離し、ついでICチツプと配線基板とを当
接し加熱するとこのゴムバンプが溶解してICチ
ツプまたは配線基板に接着一体化されるのでこの
ゴムバンプを介してICチツプと配線基板とが電
気的に完全に接触されたものになるということを
見出し、こゝに使用する易剥離性フイルム、導電
性インキの組成物などについての研究を進めて本
発明を完成させた。

以下これを添付の図面にもとづいて説明する
が、第１図ａは本発明の方法によりICチツプに
ゴムバンプを形成させたICチツプと配線基板と
の接続を示す縦断面図、第１図ｂは本発明の方法
により配線基板にゴムバンプを形成させた配線基
板とICチツプと接続を示す縦断面図を示したも
のである。第１図ａにおけるICチツプ１にはそ
の表面に存在するボンデイング・パツド２に上記
の方法でゴムバンプ３が接着一体化されており、
これが配線基板４の電極と接触されており、これ
らが封止用樹脂６で封止されて半導体装置とされ
るのであるが、第１図ｂではこのゴムバンプ３が
配線基板５の上に接着一体化されてこれがICチ
ツプ１のボンデイング・パツド２と接触させられ
ている。

なお、このゴムバンプ３の易剥離性フイルムへ
の設置方法は例えば第２図に示したように易剥離
性フイルム７を金属性保持枠８に緊張して接着さ
せたのち、このフイルム上にICチツプのボンデ
イング・パツドまたは配線基板上の電極の配置と
同じ位置に化学エツチングで開口部を設けたニツ
ケル、ステンレスなどで製造した金属プレートを
設け、この開口部に導電性インクを注入してこの
フイルム上に導電性インク層を設けたのち、ホツ
トプレスするようにすればよい。

本発明の方法で使用される半導体集積回路チツ
プは従来公知のボンデイング・パツドを設けた
ICチツプとすればよく、この配線基板も公知の
ものでよく、これはフリツプチツプ方式、TAB
方式など従来のチツプオンボード法によつては接
続することが不可能であるLCDのようなガラス
基板であつてもよいが、銅張エポキシ樹脂積層
板、銅張ポリイミド樹脂積層板、銅張ポリイミド
樹脂フルムなどのような従来用いられている配線
基板でもよい。

また、本発明の方法で使用されるゴムバンプを
形成する導電性インクは弾性のある導電性ゴム層
を形成すると共に、加熱時にICチツプまたは配
線基板に接着一体化されることが必要とされるの
で、エチエン−酢酸ビニル共重合樹脂（EVA）、
エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂
（EEA）、アイオノマー樹脂、スチレン−ブタジ
エン共重合樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹
脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂などの熱
可塑性樹脂、Ｂステージ状態にある可撓性エポキ
シ樹脂、シリコーンゴムなどの熱可塑性樹脂、合
成ゴムなどがあげられ、これらは金、銀、銅、ニ
ツケルなどの金属粉またはこれらの合金粉、ケツ
チエンブラツク、グラフアイトなどのカーボン系
の導電粉、あるいは表面を金やニツケルなどで金
属めつきしたガラスビーズなどを導電性付与剤と
して10〜60容量％添加したものから作られたもの
とすればよいが、これに更に公知の有機過酸化
物、酸無水物、アミンなどの硬化剤、またこれら
のゴム成分をプラスチツク、金属、ガラス等に接
着するためのプライマー組成物、紫外増感剤、光
開始剤、老化防止剤、酸化防止剤などを添加した
ものとするのが好ましい。

また、この易剥離性の樹脂フイルムについては
ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウ
レタン樹脂、エポキシ樹脂、テフロン樹脂のほ
か、特に寸法変化の少ないものとしてポリアリレ
ート樹脂やポリイミド樹脂などを使用すればよ
い。

本発明の方法は上記したようにICチツプまた
は配線基板にICチツプのボンデイング・パツド
また電極の位置に対応する位置に導電性インク層
を設けた易剥離性フイルムを当接し、これを硬化
させてゴムバンプを作つたのちに易剥離性フイル
ムを剥離し、ついでこれをICチツプまたは配線
基板に接着一体化させるものであるが、この場合
に易剥離性フイルムとして透明なものを使用すれ
ばICチツプと容易に位置合わせをすることがで
きるばかりか、この方法によればスクリーン印刷
のようにクリアランスを設ける必要がないので
ICチツプのボンデイング・パツドと高い精度で
位置合わせをすることができ、これをスクリーン
版の如く金属製保持枠１０に緊張して接着した物
を使用すれば、バンプ形成の際のゴム状導電性樹
脂をキユアーするとき、またこの導電性ゴムバン
プをICチツプに転写するときなどに加えられる
熱ストレスによるこの易剥離性フイルムの寸法変
化を極小に抑えることができる。また、この様な
易剥離性フイルムであればその寸法変化が低く抑
えられているので多数回繰り返して使用すること
も可能であり、コストダウンに寄与することは疑
いもない。

なお、このようにして得られた半導体装置は、
パツケージレスであるために占有面積がICチツ
プのサイズと等しくなるのでこの方法を使用した
電子部品は小型化することができるし、従来のチ
ツプオンボード方式では、実装・ボンデイングす
る前にICの検査・スクリーニングをすることが
できなかつたが、この方法によれば適切な圧力を
加えれば外部回路と容易に導通することができる
ので、検査スクリーニングを簡便に行うことが出
来るという利便性が与えられる。また、導電性ゴ
ムバンプがゴム弾性を有しているので、ICチツ
プとガラス基板との熱膨張係数が整合していなく
ても、バンプがそのストレスを吸収し導電路が破
壊されることがないために高い信頼性が得られ、
またガラス基板が平面性の劣るものであつても、
ゴム弾性によつてこれに追従させることもでき、
さらにこの接続法によれば、極めて簡単な構成で
あるので安価に製造することができるという有利
性が与えられる。

つぎに本発明の実施例をあげるが、例中の部は
重量部を示したものである。

実施例 厚さ50μｍのポリイミドフイルム・カプトンＶ
タイプ200V〔東レ・デユポン(株)製商品名〕をスク
リーン版用アルミニウム製枠に10Kg／cm²で緊張接
着したのち、この面にニツケル版にICチツプの
ボンデイング・パツドと同様の穴を化学エツチン
グ法で開孔したスクリーン版を設け、こゝにスチ
レン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体
樹脂・クレイトン−G1657〔シエル化学(株)製商品
名〕60部、粘着性付与剤としてのテンペルフエノ
ール共重合樹脂・YSポリスターT115〔安原油脂
工業(株)製商品名〕40部、老化防止剤としてのアミ
ン−ケトン系樹脂・ノクラツクAW−Ｎ〔大内新
興化学工業(株)製商品名〕２部を適当量のトルエン
に溶解したのち、350メツシユ以下のニツケル粉
700部、カーボンブラツク・ケツチエンブラツク
EC〔ライオンアクゾ(株)製商品名〕10部を加えてら
い潰機で混合し、三本ロールで混練りして得た導
電性インクを注入してポリイミドフイルム上に導
電性インク層を印刷したのち、これを120℃、30
分で加熱してこの導電性インク層を硬化させてゴ
ムバンプとした。

つぎに、このポリイミドフイルムのゴムバンプ
層をICチツプに接合したところ、ゴムバンプ層
がICチツプのボンデイング・パツドに接合した
のでこれからポリイミドフイルムを剥離したの
ち、これにガラス基板を重ねガラス基板上の電極
部をゴムバンプ層に接合させ、これに150℃に加
熱されている熱板を圧接したところ、ゴムバンプ
が溶解してこれがICチツプのボンデイング・パ
ツドに接合一体化されたので、この半導体装置に
エポキシ樹脂・アラルダイトAY101〔日本チバガ
イギー(株)製商品名〕および硬化剤・HY950〔同社
製商品名〕の混合物を滴下して封止したところ、
上記したゴムバンプ層で導電接着がより強固とな
つた半導体装置が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明の方法で得られた半導体
装置の縦断面図、第２図は本発明方法における易
剥離性フイルムに導電性インク層を設ける方法を
示した縦断面図、第３図、第４図は従来公知の方
法によるICチツプの実装方法の縦断面図を示し
たものである。 １，１１……ICチツプ、２，１２……ボンデ
イング・パツド、３……ゴムバンプ、４，６……
配線基板、５，１７……電極、６……封止用樹
脂、７……易剥離性フイルム、８……金属製保持
枠、１３……ポリイミドフイルム、１４……銅
箔、１５……ハンダ合金バンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 易剥離性フイルム上に導電性インク層を印刷
   し、これを半導体集積回路チツプの入出力端子ま
   たは配線基板の電極に当接加熱してこの導電性イ
   ンク層を弾性を有する導電性突条体として半導体
   集積回路の入出力端子または配線基板の電極上に
   転写したのち易剥離性フイルムを剥離し、ついで
   これに配線基板の電極または半導体集積回路の入
   出力端子を当接し、加熱することを特徴とする半
   導体装置の接続方法。