JPH11176879A - 半導体装置の実装方法およびこれに用いる異方性導電接着剤 - Google Patents
半導体装置の実装方法およびこれに用いる異方性導電接着剤Info
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- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/321—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives
- H05K3/323—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives by applying an anisotropic conductive adhesive layer over an array of pads
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接続ピッチの微細化に対応可能で、しかも安
定な接続を可能にする半導体装置の実装方法およびこれ
に用いる異方性導電接着剤を提供すること。 【解決手段】 回路基板１７上に半田粒子１２を含有し
た異方性導電接着剤１３を配置する工程と、半導体装置
１６に設けられた突起電極１４を対抗する回路基板１７
上の配線パターン１５に位置合わせして半導体装置１６
を回路基板１７上に配置する工程と、搭載した半導体装
置１６を加熱加圧治具１８で回路基板１７に熱圧着する
工程と、異方性導電接着剤１３が硬化した後、加熱加圧
治具１８をはずす工程とを有する半導体装置の実装方法
およびこれに用いる異方性導電接着剤。
定な接続を可能にする半導体装置の実装方法およびこれ
に用いる異方性導電接着剤を提供すること。 【解決手段】 回路基板１７上に半田粒子１２を含有し
た異方性導電接着剤１３を配置する工程と、半導体装置
１６に設けられた突起電極１４を対抗する回路基板１７
上の配線パターン１５に位置合わせして半導体装置１６
を回路基板１７上に配置する工程と、搭載した半導体装
置１６を加熱加圧治具１８で回路基板１７に熱圧着する
工程と、異方性導電接着剤１３が硬化した後、加熱加圧
治具１８をはずす工程とを有する半導体装置の実装方法
およびこれに用いる異方性導電接着剤。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、異方性導電接着剤
を用いた半導体装置の接続方法と、これに用いる異方性
導電接着剤の構成に関する。
を用いた半導体装置の接続方法と、これに用いる異方性
導電接着剤の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】回路基板上に半導体装置を異方性導電接
着剤で接続させる方法が実用化されている。
着剤で接続させる方法が実用化されている。
【０００３】この従来技術における半導体装置の接続方
法を、図４の工程断面図と図５の実装後の状態示す断面
図を用いて説明する。
法を、図４の工程断面図と図５の実装後の状態示す断面
図を用いて説明する。
【０００４】図４は従来技術での半導体装置の実装の工
程を示した図面である。半導体装置１６の突起電極１４
と回路基板１７の配線パターン１５と直接接続を行う構
造になっているのが特徴である。配線パターン１５と、
半導体チップ１３に形成された突起電極１４とのあいだ
に、異方性導電接着剤１３中に含まれる導電性を有する
樹脂粒子１９を挟んで導通を行なう。
程を示した図面である。半導体装置１６の突起電極１４
と回路基板１７の配線パターン１５と直接接続を行う構
造になっているのが特徴である。配線パターン１５と、
半導体チップ１３に形成された突起電極１４とのあいだ
に、異方性導電接着剤１３中に含まれる導電性を有する
樹脂粒子１９を挟んで導通を行なう。
【０００５】半導体チップ１３を回路基板１７に実装す
る方法を説明する。まずはじめに、図４（ａ）に示すよ
うに、回路基板１７の半導体装置１６を搭載する部分に
異方性導電接着剤１３を転写する。
る方法を説明する。まずはじめに、図４（ａ）に示すよ
うに、回路基板１７の半導体装置１６を搭載する部分に
異方性導電接着剤１３を転写する。
【０００６】この異方性導電接着剤１３は、エポキシ系
接着剤に、導電性をもたせるために直径５μｍ〜１０μ
ｍの銀（Ａｇ）やハンダなどの金属粒子、またはプラス
チック樹脂粒子の表面に金（Ａｕ）メッキを施した粒子
を混入して構成したものである。
接着剤に、導電性をもたせるために直径５μｍ〜１０μ
ｍの銀（Ａｇ）やハンダなどの金属粒子、またはプラス
チック樹脂粒子の表面に金（Ａｕ）メッキを施した粒子
を混入して構成したものである。
【０００７】つぎに、図４（ｂ）に示すように、半導体
装置１６を対向する回路基板１７の配線パターン１５と
位置合わせし、回路基板１７に搭載する。回路基板１７
上に形成される電極材料は、銅（Ｃｕ）または金（Ａ
ｕ）などが一般的である。
装置１６を対向する回路基板１７の配線パターン１５と
位置合わせし、回路基板１７に搭載する。回路基板１７
上に形成される電極材料は、銅（Ｃｕ）または金（Ａ
ｕ）などが一般的である。
【０００８】つぎに、図４（ｃ）に示すように、加熱加
圧治具１８を用いて半導体装置１６を回路基板１７に熱
圧着して、異方性導電接着剤１３の接着剤樹脂１１を硬
化させる。
圧治具１８を用いて半導体装置１６を回路基板１７に熱
圧着して、異方性導電接着剤１３の接着剤樹脂１１を硬
化させる。
【０００９】接着剤樹脂１１が硬化すれば、図４（ｄ）
に示すように、半導体装置１６は回路基板１７上に接着
され、異方性導電接着剤１３中の導電粒子によって半導
体装置１６の突起電極１４と配線パターン１５間の導通
も保持される。このときの状態を図５の断面図に拡大し
て示す。
に示すように、半導体装置１６は回路基板１７上に接着
され、異方性導電接着剤１３中の導電粒子によって半導
体装置１６の突起電極１４と配線パターン１５間の導通
も保持される。このときの状態を図５の断面図に拡大し
て示す。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の接続方法で
は、図５に示すように、導電性樹脂粒子１９と突起電極
１４、配線パターン１５との接続が機械的接触で行われ
る。このため、これらの界面に接着剤樹脂がごく薄い膜
厚で残る現象が発生する。このように界面に樹脂層があ
ることによって、半導体装置１６と回路基板１７と接続
抵抗値が高くなり、さらに接続抵抗値が不安定になる。
は、図５に示すように、導電性樹脂粒子１９と突起電極
１４、配線パターン１５との接続が機械的接触で行われ
る。このため、これらの界面に接着剤樹脂がごく薄い膜
厚で残る現象が発生する。このように界面に樹脂層があ
ることによって、半導体装置１６と回路基板１７と接続
抵抗値が高くなり、さらに接続抵抗値が不安定になる。
【００１１】この接続抵抗値を低く安定させるには、多
くの導電粒子を接続部分に集めなければならない。
くの導電粒子を接続部分に集めなければならない。
【００１２】したがって、接続部分の面積を広くとらな
ければならず、従来技術では接続部の面積の小さい高密
度実装には適していない。
ければならず、従来技術では接続部の面積の小さい高密
度実装には適していない。
【００１３】〔発明の目的〕本発明の目的は、上記課題
を解決するために、接続ピッチの微細化に対応可能で、
しかも安定な接続を可能にする半導体装置の実装方法お
よびこれに用いる異方性導電接着剤を提供することであ
る。
を解決するために、接続ピッチの微細化に対応可能で、
しかも安定な接続を可能にする半導体装置の実装方法お
よびこれに用いる異方性導電接着剤を提供することであ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置の実装方法およびこれに用いる
異方性導電接着剤は、下記記載の手段を採用する。
に、本発明の半導体装置の実装方法およびこれに用いる
異方性導電接着剤は、下記記載の手段を採用する。
【００１５】本発明の半導体装置の実装方法は、回路基
板上に半田粒子を含有した異方性導電接着剤を配置する
工程と、半導体装置に設けられた突起電極を対抗する回
路基板上の配線パターンに位置合わせして、半導体装置
を回路基板上に配置する工程と、搭載した半導体装置を
加熱加圧治具で回路基板に熱圧着する工程と、異方性導
電接着剤が硬化した後、加熱加圧治具をはずす工程とを
有することを特徴とする。
板上に半田粒子を含有した異方性導電接着剤を配置する
工程と、半導体装置に設けられた突起電極を対抗する回
路基板上の配線パターンに位置合わせして、半導体装置
を回路基板上に配置する工程と、搭載した半導体装置を
加熱加圧治具で回路基板に熱圧着する工程と、異方性導
電接着剤が硬化した後、加熱加圧治具をはずす工程とを
有することを特徴とする。
【００１６】さらに本発明の半導体装置の異方性導電接
着剤は、半田粒子を導電粒子とすることを特徴とする。
着剤は、半田粒子を導電粒子とすることを特徴とする。
【００１７】〔作用〕本発明では、回路基板上に半導体
装置を実装する際に、半田粒子を含有した異方性導電接
着剤を熱圧着して実装する。
装置を実装する際に、半田粒子を含有した異方性導電接
着剤を熱圧着して実装する。
【００１８】異方性導電接着剤を加熱硬化させる間、半
田粒子が溶融し、半導体装置の突起電極と回路基板の配
線パターンとを接続する。
田粒子が溶融し、半導体装置の突起電極と回路基板の配
線パターンとを接続する。
【００１９】またさらに、この異方性導電接着剤に混入
する半田粒子の直径を５μｍから数十μｍ程度にするこ
とで、接続ピッチが１００μｍ以下の微細な高密度実装
が可能となる。
する半田粒子の直径を５μｍから数十μｍ程度にするこ
とで、接続ピッチが１００μｍ以下の微細な高密度実装
が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の最適
な実施形態における半導体装置の実装方法とこの実装方
法に適用する異方性導電接着剤の構造を説明する。図１
は本発明の実施形態における異方性導電接着剤の構造を
示す断面図であり、図２は実装工程を示す工程断面図で
ある。また、図３は実装後の状態を示す断面図である。
以下、図１と図２と図３を用いて説明する。
な実施形態における半導体装置の実装方法とこの実装方
法に適用する異方性導電接着剤の構造を説明する。図１
は本発明の実施形態における異方性導電接着剤の構造を
示す断面図であり、図２は実装工程を示す工程断面図で
ある。また、図３は実装後の状態を示す断面図である。
以下、図１と図２と図３を用いて説明する。
【００２１】〔異方性導電接着剤の構造：図１〕図１に
示す本発明で用いる異方性導電接着剤１３は、厚さ２０
μｍから１００μｍの接着剤樹脂１１の膜に導電性を持
たせるために直径５μｍから数十μｍの半田粒子１２を
混入した構造である。
示す本発明で用いる異方性導電接着剤１３は、厚さ２０
μｍから１００μｍの接着剤樹脂１１の膜に導電性を持
たせるために直径５μｍから数十μｍの半田粒子１２を
混入した構造である。
【００２２】接着剤樹脂１１の厚さは、実装する半導体
装置１６に形成する突起電極１４の高さと回路基板１７
上に形成する配線パターン１５の高さで決定する。
装置１６に形成する突起電極１４の高さと回路基板１７
上に形成する配線パターン１５の高さで決定する。
【００２３】たとえば、半導体装置の突起電極の高さが
２０μｍとし、回路基板上の配線パターンの高さが１８
μｍとすると合計３８μｍであるので、接着剤樹脂層の
厚さを３８μｍ以上の厚さに設定する。接着剤樹脂は印
刷法や転写法などで膜状に形成するが、形成の精度を考
慮して１０μｍ程度厚く形成する。したがって、この場
合は５０μｍの厚さに接着剤樹脂１１を形成する。
２０μｍとし、回路基板上の配線パターンの高さが１８
μｍとすると合計３８μｍであるので、接着剤樹脂層の
厚さを３８μｍ以上の厚さに設定する。接着剤樹脂は印
刷法や転写法などで膜状に形成するが、形成の精度を考
慮して１０μｍ程度厚く形成する。したがって、この場
合は５０μｍの厚さに接着剤樹脂１１を形成する。
【００２４】この異方性導電接着剤１３を構成する接着
剤樹脂の種類は、絶縁性の樹脂であればよく熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂のいずれでもよ
い。具体的にはたとえば、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ア
クリル樹脂、その他の樹脂を用いてもよい。この実施形
態では、エポキシ系熱硬化性樹脂を用いた場合で説明す
る。
剤樹脂の種類は、絶縁性の樹脂であればよく熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂のいずれでもよ
い。具体的にはたとえば、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ア
クリル樹脂、その他の樹脂を用いてもよい。この実施形
態では、エポキシ系熱硬化性樹脂を用いた場合で説明す
る。
【００２５】接着剤樹脂１１に混入する半田粒子１２の
大きさは、接続するパターンのギャップにより変わり、
たとえばパターン間のギャップが１０μｍであるなら
ば、パターン間のショートが起こらないように半田粒子
の直径を１０μｍより小さく設定する。
大きさは、接続するパターンのギャップにより変わり、
たとえばパターン間のギャップが１０μｍであるなら
ば、パターン間のショートが起こらないように半田粒子
の直径を１０μｍより小さく設定する。
【００２６】半田粒子１２は、接着剤樹脂１１に対し４
ｗｔ％の量を添加し、混練して異方性導電接着剤１３と
する。
ｗｔ％の量を添加し、混練して異方性導電接着剤１３と
する。
【００２７】〔半導体装置の実装方法：図２および図
３〕つぎに、半導体装置の実装方法を説明する。まずは
じめに図２（ａ）に示すように、回路基板１７上の半導
体装置１６を実装する部分に異方性導電接着剤１３を実
装する半導体装置１６と同じ大きさかまたは外形より２
ｍｍ程度大きい範囲に転写する。
３〕つぎに、半導体装置の実装方法を説明する。まずは
じめに図２（ａ）に示すように、回路基板１７上の半導
体装置１６を実装する部分に異方性導電接着剤１３を実
装する半導体装置１６と同じ大きさかまたは外形より２
ｍｍ程度大きい範囲に転写する。
【００２８】異方性導電接着剤１３の転写方法は、ヒー
ターで８０℃から１００℃の温度に加熱した加熱ヘッド
で異方性導電接着剤１３を熱圧着して行う。
ターで８０℃から１００℃の温度に加熱した加熱ヘッド
で異方性導電接着剤１３を熱圧着して行う。
【００２９】その後、図２（ｂ）に示すように、回路基
板１７上に銅や金などで形成された配線パターン１５
と、半導体装置１６に形成された突起電極１４とを位置
合わせし、半導体装置１６を回路基板１７に搭載する。
板１７上に銅や金などで形成された配線パターン１５
と、半導体装置１６に形成された突起電極１４とを位置
合わせし、半導体装置１６を回路基板１７に搭載する。
【００３０】この半導体装置１６に形成される突起電極
１４は、端子部分に半田または半田と合金化する金属を
メッキ法によって形成する。突起電極１４に用いる金属
は、半田や金や銅などの材料をメッキ法や真空蒸着法な
どで形成する。
１４は、端子部分に半田または半田と合金化する金属を
メッキ法によって形成する。突起電極１４に用いる金属
は、半田や金や銅などの材料をメッキ法や真空蒸着法な
どで形成する。
【００３１】つぎに図２（ｃ）に示すように、加熱加圧
治具１８を用いて半導体装置１６を回路基板１７に熱圧
着し、接着剤樹脂１１を硬化させる。
治具１８を用いて半導体装置１６を回路基板１７に熱圧
着し、接着剤樹脂１１を硬化させる。
【００３２】加熱加圧治具１８は、ヒーターと熱電対を
備え、ヒーターで加熱し熱電対で温度制御できる構造に
なっている。
備え、ヒーターで加熱し熱電対で温度制御できる構造に
なっている。
【００３３】加熱加圧治具の熱によって異方性導電接着
剤１３の接着剤樹脂１１は硬化し、混入した半田粒子１
２は溶融する。
剤１３の接着剤樹脂１１は硬化し、混入した半田粒子１
２は溶融する。
【００３４】このとき、図３に示すように、半導体装置
１６の突起電極１４と配線パターン１５間に挟まれた半
田粒子１２が溶融し、突起電極１４と配線パターン１５
間に溶け広がり接続する。
１６の突起電極１４と配線パターン１５間に挟まれた半
田粒子１２が溶融し、突起電極１４と配線パターン１５
間に溶け広がり接続する。
【００３５】熱圧着時に異方性導電接着剤１３に加える
温度は、半田が溶解する温度以上に加熱する。半田粒子
が、Ｓｎ：Ｐｂ＝６：４の比率の組成の場合、融点は１
８３℃であるので、加熱温度は１８３℃から３００℃程
度で、圧力は半導体装置１６の突起電極１４のサイズの
対して、１０〜１００ｋｇ／ｃｍ2 の範囲で行う。圧着
時間は５秒から１分程度である。
温度は、半田が溶解する温度以上に加熱する。半田粒子
が、Ｓｎ：Ｐｂ＝６：４の比率の組成の場合、融点は１
８３℃であるので、加熱温度は１８３℃から３００℃程
度で、圧力は半導体装置１６の突起電極１４のサイズの
対して、１０〜１００ｋｇ／ｃｍ2 の範囲で行う。圧着
時間は５秒から１分程度である。
【００３６】接着剤樹脂１１が硬化すれば、図２（ｄ）
に示すように、半導体装置１６は回路基板１７上に接着
され、溶融した半田粒子１２によって半導体装置１６の
突起電極１４と配線パターン１５間の導通も保持され
る。
に示すように、半導体装置１６は回路基板１７上に接着
され、溶融した半田粒子１２によって半導体装置１６の
突起電極１４と配線パターン１５間の導通も保持され
る。
【００３７】このとき、接続に寄与しなかった半田粒子
１２も熱圧着時の熱で溶融するが、半田粒子１２の周り
を接着剤樹脂１１が取り囲んでいるため溶け広がること
はない。したがって、隣接端子間でショートすることは
ない。
１２も熱圧着時の熱で溶融するが、半田粒子１２の周り
を接着剤樹脂１１が取り囲んでいるため溶け広がること
はない。したがって、隣接端子間でショートすることは
ない。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように本発明に
おいては、異方性導電接着剤を用いて半導体装置を回路
基板上に熱圧着する際に、導電粒子を半田粒子にするこ
とで、熱圧着時に半田粒子が溶融し各端子間を溶融接続
する。
おいては、異方性導電接着剤を用いて半導体装置を回路
基板上に熱圧着する際に、導電粒子を半田粒子にするこ
とで、熱圧着時に半田粒子が溶融し各端子間を溶融接続
する。
【００３９】端子間が半田で溶融接続することで、本発
明では接続抵抗値が低く、安定した接続が可能となると
いう効果を有する。
明では接続抵抗値が低く、安定した接続が可能となると
いう効果を有する。
【００４０】さらに同時に、接着剤樹脂が硬化すること
によって、回路基板と半導体装置の接着を同時に行うこ
とができる。
によって、回路基板と半導体装置の接着を同時に行うこ
とができる。
【００４１】したがって、本発明の半導体装置の実装方
法およびこれに用いる異方性導電接着剤では、実装工程
が少なく、しかも安定した高密度実装による接続を得る
ことができる。
法およびこれに用いる異方性導電接着剤では、実装工程
が少なく、しかも安定した高密度実装による接続を得る
ことができる。
【図１】本発明の実施形態における異方性導電接着剤の
構造を示す図面である。
構造を示す図面である。
【図２】本発明の実施形態における半導体装置の実装方
法を示す断面図である。
法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態における半導体装置の実装方
法およびこれに用いる異方性導電接着剤による実装部分
を拡大して示す断面図である。
法およびこれに用いる異方性導電接着剤による実装部分
を拡大して示す断面図である。
【図４】従来技術における半導体装置の実装方法を示す
断面図である。
断面図である。
【図５】従来技術における半導体装置の実装方法による
実装部分を拡大して示す断面図である。
実装部分を拡大して示す断面図である。
１１ 接着剤樹脂 １２ 半田粒子 １３ 異方性導電接着剤 １４ 突起電極 １５ 配線パターン １６ 半導体装置 １７ 回路基板 １８ 加熱加圧治具 １９ 導電性樹脂粒子
Claims (2)
- 【請求項１】 回路基板上に異方性導電接着剤を配置す
る工程と、 半導体装置に設けられた突起電極を対抗する回路基板上
の配線パターンに位置合わせして、半導体装置を回路基
板上に配置する工程と、 搭載した半導体装置を加熱加圧治具で回路基板に熱圧着
する工程と、 異方性導電接着剤が硬化した後、加熱加圧治具をはずす
工程とを有することを特徴とする半導体装置の実装方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の実装方法に
用いる異方性導電性接着剤は、 半田粒子を導電粒子とすることを特徴とする異方性導電
接着剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34286697A JPH11176879A (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 半導体装置の実装方法およびこれに用いる異方性導電接着剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34286697A JPH11176879A (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 半導体装置の実装方法およびこれに用いる異方性導電接着剤 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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