JPH0621149A - 集積回路素子の接続方法 - Google Patents
集積回路素子の接続方法Info
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Abstract
化が可能なLSIチップの接続方法を提供することにあ
る。 【構成】 本接続方法は、電極パッド2あるいは電極端
子4に金属バンプ5を形成し、導通部分の接続を可能と
すると同時に、非導通部分は、リソグラフィー技術を用
い、活性エネルギー線硬化性樹脂でパターンを形成し、
位置合わせ後、導通部分及び非導通部分を同時に熱圧着
し、固着することにより、LSIチップ1と基板3を一
括接続することを特徴としている。さらに、基板が可視
光に対して透明である場合には、活性エネルギー線硬化
性樹脂6には、LSIの光による誤動作を防止するた
め、遮光性材料を用いている。
Description
パッドと実装基板上に設けた電極端子を接続する集積回
路素子の接続方法に関するものである。
子を含む電気接続用異方性導電材料を適用し、これを1
80〜200℃、20〜30kg/cm2程度で熱圧着
する方法が採用されている。
パッド2上に金属バンプ51が形成されたLSIチップ
1と、この電極パッド2に対応して形成された電極端子
4を有する基板3とを導電性粒子11を含む電気接続用
異方性導電材料を含有してなる熱接着樹脂10を介して
向き合わせる。次に、図4(b)に示すように、LSI
チップ1を基板3に押し付け、加熱することにより、熱
接着樹脂10を軟化させ、電極パッド2と電極端子4と
を導電性粒子11により、接続することによって行われ
る。また、この接続には金属バンプ51を用いずに、電
極パッド2と電極端子4の間のみで、導電性粒子11を
介して行われる場合もある。
装方法では、電極パッド2と電極端子4間を電気的に接
続している導電性粒子11の数量が多くなると隣合う電
極パッド、あるいは電極端子間でショートあるいは電流
リークが発生する。これを避けるために導電性粒子11
の数量を少なくすると、接続抵抗が増大すると共にばら
つくと言う問題も発生していた。また甚だしい場合には
電気的にオープンになる接続箇所が発生していた。さら
に、最近の接続寸法の高精細化に伴って、この傾向はま
すます著しくなっている。また、LSIチップが基板に
厳密に平行なまま押し付けられることは極めて難しく、
各々の電極端子間のギャップにばらつきが発生し、各電
極端子間の導電粒子の数量にばらつきが生じ、結果とし
て接続が不安定になると言う問題があった。これらの現
象は、デバイスの動作不良を引き起こす重大な欠点とな
っている。
しかも高精細化が可能な集積回路素子の接続方法を提供
することにある。
め、鋭意研究を重ねた結果、活性エネルギー線硬化性樹
脂を使用することにより上記問題点を解決し得ることを
見い出し、本発明を完成するに至った。
において、集積回路素子に形成された電極パッドと該電
極パッドに対応して基板に形成された電極端子とを金属
バンプを介して接続する集積回路素子の接続方法であっ
て、1)電極パッド又は電極端子の少なくとも一方の表面
に金属バンプを形成する工程、2)集積回路素子側又は基
板側表面の少なくとも一方に活性エネルギー線硬化性樹
脂を被覆する工程、3)活性エネルギー線硬化性樹脂をリ
ソグラフィー法によりパターニングして電極パッド又は
電極端子上の活性エネルギー線硬化性樹脂を選択的に除
去する工程、4)電極パッドと電極端子とを向き合わせ、
金属バンプと対向する電極パッド又は電極端子を当接さ
せた後、熱圧着することにより、活性エネルギー線硬化
性樹脂と集積回路素子又は基板とを密着させるととも
に、電極パッドと電極端子とを金属バンプを介して接続
する工程、及び5)加熱処理及び/又は活性エネルギー線
の照射処理を施す工程とから成ることを特徴とする集積
回路素子の接続方法、を提供するものである。
中に示すごとく、あらかじめ電極素子が設けられた基板
又は電極パッドが設けられた集積回路素子上に蒸着法等
によりインジウムなどの金属バンプ層を積層し、得られ
た金属バンプ層上にフォトレジストを塗布、乾燥した
後、マスクパターンを介して露光後、不要レジスト部分
を除去しプラズマエッチング、エッチャント浸漬等によ
り電極パッド又は電極端子上に金属バンプを形成する。
回路素子または基板側表面の少なくとも一方に活性エネ
ルギー線硬化性樹脂を設け、リソグラフィー法によりパ
ターニングして電極パッド又は電極端子上の活性エネル
ギー線硬化性樹脂を選択的に除去する。
としては、ハンダ、金、アルミニウム、インジウム、I
TO等の導電体を用いることができるが、比較的低温度
で融着できるインジウムが特に好ましく用いられる。
硬化性樹脂としては、活性エネルギー線反応性樹脂、活
性エネルギー線重合開始剤を含有してなる樹脂組成物を
用いることができる。
線、電子線、X線等の活性エネルギー線の照射により硬
化し、その硬化物が加熱処理により接着性を示すもので
あればよく、具体的には活性エネルギー線の照射による
硬化性を呈するフェノールノボラック型エポキシ樹脂、
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミ
ン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂及びそれ
らの臭化物にアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、
マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノプ
ロピル、マレイン酸モノブチル、ソルビン酸等の不飽和
塩基酸を上記樹脂のエポキシ基と反応させエステル化し
たものが好適に用いられるが、特にアクリル酸が好まし
く、この不飽和塩基酸は酸当量/エポキシ当量比で0.
5〜1.5の範囲で反応させることが好ましい。
反応性樹脂はアルカリ現像可能とするために、さらに上
記樹脂にフタル酸、無水フタル酸、マレイン酸、無水マ
レイン酸、シュウ酸、アジピン酸、クエン酸等の多塩基
酸を反応させるとよい。この場合、得られる樹脂の酸価
を50〜150とすることが好ましい。
線の照射により硬化し、その硬化物が加熱処理により接
着性を示さなければならないが、この場合の加熱処理温
度は50〜120℃、好ましくは60〜90℃の範囲で
ある。この温度が50℃未満では良好な接着性を与える
ことができず、逆に120℃を超えると良好な形状のパ
ターンを得ることができず好ましくない。
ギー線の照射によりラジカルを発生するものであり、水
素引き抜き反応、ラジカル開裂反応などの開始剤自身の
物性により活性エネルギー線反応性樹脂の重合を促進さ
せることができる。水素引き抜き型の代表物質は、ベン
ゾフェノン類である。ラジカル開裂型の例として、ベン
ジルジメチルケタール類が挙げられる。更に、チオキサ
ントン系の化合物も用いられる。具体的にはベンゾフェ
ノン、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,
4’−ジエチルアミノベンゾフェノン、2−エチルアン
トラキノン、tert−ブチルアントラキノン、ベンゾ
インエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテ
ル、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノ
ン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2−クロロチ
オキサントン、ジエチルチオキサントン、2−ヒドロキ
シ−2−メチルプロピオフェノン、4−イソプロピル−
2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノンなどがあ
り、これらのうちの一種または2種以上を前記活性エネ
ルギー線反応性樹脂に対し2〜10重量%の割合で配合
するのが好ましい。
機溶剤に溶解させた塗布液の形で用いるのが実用的であ
り、このような溶剤としてはエチレングリコールモノエ
チルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル
アセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、
エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレング
リコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、1,1,1−トリク
ロロエタン、トリクロロエチレンなどの1種または2種
以上を混合して用いることができる。
線硬化性樹脂は上記組成で使用可能であるが、熱圧着の
際、樹脂に柔軟性をもたせてクラック等の発生を防ぐた
めの柔軟剤、接着性を持たせる温度をコントロールする
ための接着性向上剤を加えることができる。
系、メタクリレート系ウレタン系、スチレン系等の各種
モノマー、オリゴマーが使用される。
ラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が好適に用い
られる。この接着性向上剤は活性エネルギー線硬化性樹
脂固形分に対し5〜40重量%、好ましくは10〜20
重量%の割合で配合することができる。
配合割合を変化させることによって、接着性の現れる温
度を自由にコントロールすることができるが接着性の現
れる温度は50〜120℃が好ましい。接着性向上剤は
120℃以上ではエポキシ環が開くことによって硬化
し、活性エネルギー線硬化性樹脂の強度を上げることが
できる。
な基板を用いた場合には、集積回路素子の光による誤作
動を防ぐために、カーボンブラック、チタンブラック、
鉄黒、鉛白、二酸化チタン、チタニウムイエロー、群青
等の無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系、イソインヒ
ドリン系、ジオキサン系等の有機顔料の一種または数種
を遮光性材料を加えることができる。遮光性材料は全成
分中で5〜40重量%、好ましくは10〜30重量%の
割合で添加することができ、接着、硬化させた後の該樹
脂被膜の波長400nm〜700nmにおける光透過率
が5%未満であるように適宜選択して添加される。
に応じて慣用されている染料、顔料、重合禁止剤消泡剤
等を加えることができる。
を溶剤に溶解した液は図2中(a)に示すごとく、ロー
ルコーター、カーテンフローコーター、スクリーン印
刷、スプレーコーター、スピンコーターなどにより塗布
し、乾燥する。乾燥後、図2中(b)に示すように電極
部分が遮光されたマスクを用いて選択的に紫外線等の活
性エネルギー線を照射し又はガラス基板などの活性エネ
ルギー線に対して透明な基板を用いた場合には基板裏面
から活性エネルギー線を照射し図2中(c)に示すよう
に未照射部分を現像液を用いて除去することによって電
極間にのみ活性エネルギー線硬化性樹脂を残余させる。
露光の際に照射する活性エネルギー線の量は遮光剤が含
有されていない場合には0.05〜0.15J/cm2
程度、含有されている場合には0.3〜2.5J/cm
2 の強度で照射される。照射強度がこれよりも少ない場
合には照射部分に十分な硬化性を与えることができず、
多い場合には樹脂中のエネルギー線硬化成分が完全に硬
化してしまい接着性を得ることが難しくなり以後の工程
に差し支えるため好ましくない。
硬化性樹脂は加熱処理を施すことによって接着性を付与
させ図2中(d)に示すごとく前記電極パッドと電極端
子とを金属バンプを介して重ね合わせ、温度50〜12
0℃、圧力1〜20kg/cm2 の範囲で熱圧着するこ
とにより、前記活性エネルギー線硬化性樹脂と基板又は
素子とを接着させるとともに、該電極パッドと電極端子
とを金属バンプを介して接続する。該電極パッドまたは
電極端子と金属バンプをより確実に接続するために、さ
らに温度120〜180℃に上げて数分間熱圧着を続け
てもよい。
範囲で加熱するか、図2中(e)に示すように1〜5J
/cm2 の範囲で紫外線等の活性エネルギー線の照射処
理をし、樹脂を完全硬化して接着させる。これによって
金属バンプを介した電極端子と電極パッド間及び、基板
と活性エネルギー線硬化性樹脂間の両方で接着又は接続
されるため、強固な接着性が得られ、かつ微細な回路を
有する電極間においても短絡などの生じない接続が行わ
れる。
又は熱単独でも充分な硬化性が得られるが併用すること
により硬化時間の短縮を図ることが出来る。加熱硬化温
度が120℃以下では硬化が始まらず200℃以上では
樹脂に熱ダレが起こり好ましいパターン形状が得られな
くなると共に、基板や電極に悪影響を及ぼすため好まし
くない。
続信頼性が高く、しかも高精細化が可能なLSIチップ
の接続方法を提供するものである。
て接続し、活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて集積回
路素子と基板とを接着させるため、接続が確実となり、
接続抵抗の変動分は小さくすることができる。さらに、
基板が可視光に対して透明である場合には、活性エネル
ギー線硬化性樹脂の波長400nm〜700nmにおけ
る光透過率が5%未満とすることによって、LSI自体
の遮光を施さなくても、LSIの光による誤動作を防止
することが可能である。
1、図2は、本発明の一実施例としてLSIチップの接
続方法を工程順に示す断面図である。図1は、工程の前
段、図2は工程の後段を示している。まず図1(a)に
ついて、集積回路素子1(以下、LSIチップという)
の表面には、例えば、Au/Cr/Alの3層金属膜
(それぞれの膜厚は、1.0μm、0.05μm、0.
5μm)、あるいは、Au/TiN/Alの3層金属膜
(それぞれの膜厚は、0.8μm、0.08μm、0.
2μm)で構成された電極パッド2が形成され、一方基
板3には、電極パッド2に対応して電極端子4が形成さ
れている。本発明においては、電極パッド2上に金属バ
ンプ5を一体的に形成する。この金属バンプの成分とし
ては、In(インジウム)金属を用いるが、溶融温度を
コントロールする必要がある場合には、インジウムと鉛
等との合金を用いてもよい。
に、テトラヒドロ無水フタル酸を付加した フェノールノボラック型エポキシアクリレート樹脂 9.0g テトラヒドロ無水フタル酸を付加した クレゾールノボラック型エポキシアクリレート樹脂 14.0g クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 12.9g ウレタンオリゴマー 6.5g 2-メチル-[-4(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-1- プロパン 6.4g ジエチルチオキサントン 3.2g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 34.0g を混合溶解して調製した活性エネルギー線硬化性樹脂溶
液をスピンナー等で均一に塗布後、乾燥する。
スクを通して活性エネルギー線である紫外線8を照射す
る。
エタノールアミン水溶液からなる現像液9にて現像を行
い、電極端子4上の樹脂層を除去しマスクパターンを作
成する。
プ5と電極端子4とを向き合わせ、LSIチップ1をあ
らかじめ80℃に加熱した基板3上に乗せ、金属バンプ
5と電極端子4とを当接させ、5kg/cm2の荷重を
加えて活性エネルギー線硬化性樹脂と基板とを接着する
とともにLSIチップ1と電極端子4とを金属バンプ5
を介して圧着した。さらに接続を強固にするために5k
g/cm2の荷重を加えながら150℃で2分加熱す
る。これによって、金属バンプ5を溶融させ、金属バン
プ5と電極端子4を固着させた。
を3J/cm2 で全面照射し、活性エネルギー線硬化性
樹脂を硬化させ、LSIチップ1と基板3とを接着固定
すると共に金属バンプ接合部分の固定を行い、図示の素
子を完成した。LSIチップと基板との接続不良や短絡
などもみられず、良好な素子が得られた。
SIチップ1側に塗布し、以下、工程順に従って接続を
行ったが実施例1と同様に良好な素子が得られた。
硬化させるために行った紫外線の全面照射処理に代え
て、オーブン中で150℃で15分間の加熱処理にした
以外は実施例1と同様の操作により素子を得た。この素
子の電極同士も接続不良や短絡などもみられず、良好に
接続していることが確認された。
硬化させるために行った紫外線の全面照射処理を150
℃のホットプレート上で1J/cm2 全面照射したが実
施例1と同様に良好な素子が得られた。
ルギー線硬化性樹脂成分中に更に以下の遮光剤成分 CFブラック(顔料/御国色素(株)製)
14.0gを加えたものを実施例1の工程
順に従って接続を行ったがLSIチップと基板との接続
不良や短絡などはみられなかった。また得られた素子
を、電子機器に組み込んで使用中、該素子全面にわたり
白色蛍光灯の光を当て続けたが光電効果等による誤作動
は一切発生しなかった。
ップの接続方法によれば、従来のように接着剤樹脂中に
導電粒子を分散した方法ではないので、高精細化接続が
確実に、容易に信頼性よく実施できるという極めて顕著
な効果が得られる。また、金属バンプをLSIチップの
電極パッドあるいは基板の電極端子に直接設けるため、
接続が確実に行なわれると同時に、その接続抵抗の変動
分を小さくすることもできる。さらに、基板が可視光に
対して透明である場合、活性エネルギー線硬化性樹脂に
遮光性材料を用いると、LSI自体の遮光を施さなくて
も、LSIの光による誤動作を防止することが可能であ
る。
す断面図である。
す断面図である。
る。
断面図である。
極端子、5…低融点金属バンプ、6…活性エネルギー線
硬化性樹脂、7…フォトマスク、8…紫外線、9…現像
液、10…熱接着樹脂、11…導電性粒子、51…金属
バンプ。
Claims (4)
- 【請求項1】 集積回路素子に形成された電極パッドと
該電極パッドに対応して基板に形成された電極端子とを
金属バンプを介して接続する集積回路素子の接続方法で
あって、 1)電極パッド又は電極端子の少なくとも一方の表面に金
属バンプを形成する工程、 2)集積回路素子側又は基板側表面の少なくとも一方に活
性エネルギー線硬化性樹脂を被覆する工程、 3)活性エネルギー線硬化性樹脂をリソグラフィー法によ
りパターニングして電極パッド又は電極端子上の活性エ
ネルギー線硬化性樹脂を選択的に除去する工程、 4)電極パッドと電極端子とを向き合わせ、金属バンプと
対向する電極パッド又は電極端子を当接させた後、熱圧
着することにより、活性エネルギー線硬化性樹脂と集積
回路素子又は基板とを密着させるとともに、電極パッド
と電極端子とを金属バンプを介して接続する工程、及び 5)加熱処理及び/又は活性エネルギー線の照射処理を施
す工程とから成ることを特徴とする集積回路素子の接続
方法。 - 【請求項2】 金属バンプがインジウムであることを特
徴とする請求項1に記載の集積回路素子の接続方法。 - 【請求項3】 請求項1に記載の基板が可視光線に対し
て透明である場合、選択的に除去された活性エネルギー
線硬化性樹脂の波長400nm〜700nmにおける光
透過率が5%未満であることを特徴とする請求項1又は
2記載の集積回路素子の接続方法。 - 【請求項4】 電極パッドと電極端子とを向き合わせて
当接させた後、熱圧着する際、温度50〜120℃の範
囲で活性エネルギー線硬化性樹脂と集積回路素子又は基
板とを接着させた後、温度を120〜180℃の範囲で
該金属バンプと対向する電極パッド又は電極端子とを接
続することを特徴とする請求項1又は2記載の集積回路
素子の接続方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4196255A JP3050345B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 集積回路素子の接続方法 |
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