JPWO2004070826A1 - 電極間接続構造体の形成方法および電極間接続構造体 - Google Patents

Abstract

本発明の電極間接続構造体形成方法では、表面（１１０ａ）に第１電極部（１１１）を有する第１接続対象物（１１０）に対して、開口部（１３０ａ）を有する接着層（１３０）を、開口部（１３０ａ）から第１電極部（１１１）が露出し、かつ、表面（１１０ａ）の少なくとも一部を覆うように形成する工程と、第２電極部（１２１）を有する第２接続対象物（１２０）を、第１接続対象物（１１０）に対して、第１電極部（１１１）と第２電極部（１２１）が対向しつつ接着層（１３０）が第２接続対象物（１２０）に接するように配置する工程と、第１電極部（１１１）および第２電極部（１２１）が導体部（１４０）を介して電気的に接続されるとともに接着層（１３０）が硬化するように加熱処理を行う接続工程とが含まれている。

Description

本発明は、電極間接続構造体の形成方法に関する。より具体的には、電気的接続を伴う半導体チップと半導体チップの接合、半導体チップの配線基板への実装、および、配線基板と配線基板の接合などに適用可能な、電極間接続構造体の形成方法に関する。

近年、プリント配線板やセラミック基板への電子部品の実装に関しては、高密度化の要求が高まっており、半導体チップについては、かかる要求を満たす方式としてベアチップ実装方式が注目されている。ベアチップ実装においては、半導体チップと基板配線との電気的接続をワイヤボンディングにより達成する従来のフェイスアップ実装に代わり、半導体チップおよび配線基板のランド電極間にハンダバンプや金バンプを介在させることによって達成するフェイスダウン実装すなわちフリップチップ接合が採用される傾向にある。フリップチップ接合を用いた実装技術は、例えば、特開平１０−２２９２６５号公報に開示されている。
図５ａ〜５ｅは、フリップチップ接合を達成するための従来の方法の一例を示す。従来のフリップチップ接合においては、図５ａに示すように、まず基板５２０ａの表面に絶縁層５２０ｂおよび電極５２１を形成することにより得られる半導体チップ５２０の電極５２１上にバンプ５４０を形成する。
その後、同じく図５（ａ）に示すように、表面に電極５１１および配線５１２を設けた配線基板５１０の当該表面上にフラックス５６０を塗布する。フラックス５６０の役割は、バンプ５４０の表面の酸化膜の除去、ハンダリフロー時の大気遮断によるバンプ５４０の再酸化防止、配線基板５１０に対する半導体チップ５２０の仮接着などである。
次に、図５ｂに示すように、配線基板５１０の電極５１１とバンプ５４０とが対向するように位置合わせを行いつつ半導体チップ５２０を配線基板５１０上に載置する。
次に、図５ｃに示すように、バンプ５４０をリフローさせるための加熱処理を経て、電極５１１および電極５２１をバンプ５４０を介して接続する。
次に、図５ｄに示すように、フラックス５６０を洗浄除去する。このようにして、配線基板５１０に対する半導体チップ５２０のフリップチップ接合が達成される。
そして、このようなフリップチップ接合においては、図５ｅに示すように、配線基板５１０と半導体チップ５２０との間に、接着剤ないしアンダーフィル剤５３０が充填される。アンダーフィル剤５３０は、電極５１１および電極５２１を接続する導体部ないしバンプ５４０を保護することにより、長期間に渡る接続信頼性を確保するためのものである。
しかしながら、上述のような従来の接続方法では、電極５１１の配設ピッチが１５０μｍ以下である場合、接続安定性を十分に確保するのに必要な体積のバンプ５４０を形成すると隣接するバンプ同士が接触する可能性が高い。また、バンプ同士の接触を回避するためにバンプ５４０の体積を小さくすると、接続後の配線基板５１０と半導体チップ５２０との離隔距離が小さくなり、特に当該離隔距離が５０μｍ以下になると次のような不具合が生じる。第１に、配線基板５１０上に塗布されたフラックス５６０を洗浄除去する際、微小な間隙に存在するフラックス５６０を除去することが困難であり、残留するフラックス５６０が腐食するなどの問題に繋がる可能性がある。第２に、配線基板５１０上に半導体チップ５２０を実装した後に配線基板５１０と半導体チップ５２０との間に充填される接着剤ないしアンダーフィル剤５３０を微小な間隙にまでボイドなど無く充填することが困難である。
そこで、上述のような不具合を解消すべく、熱硬化性エポキシ樹脂を主成分とする接着剤を配線基板上の必要箇所に予め塗布した上で、配線基板の電極と半導体チップの電極とをＡｕバンプを介して熱圧着により接続するとともに、配線基板と半導体チップとを接着剤で接着接合する技術がある。このような技術は、例えば、特開２０００−２８６２９７号公報に開示されている。
しかしながら、特開２０００−２８６２９７号公報において開示されている技術では、接着剤がバンプと電極との間に介在して接続部の抵抗が増大してしまうおそれがある。特に、半導体チップと配線基板との熱膨張収縮差を緩和するために接着剤に添加されているＳｉＯ_２などの無機フィラーが、バンプと電極との間に介在してしまうため接続不良を引き起こす可能性が高い。
そこで、上述のような不具合を解消する技術として、半導体チップの端子上に形成されたバンプおよび多層配線基板上のパッドの位置に貫通孔を有するアンダーフィル樹脂シートを半導体チップと多層配線基板との間に介在させることにより、バンプ−パッド間の電気的導通を図りつつ半導体チップと多層配線基板とを接合する技術がある。このような技術は、例えば、特開２００１−２４０２９号公報に開示されている。また、プリント配線基板上の導体回路を被覆する絶縁樹脂に開口部を形成して当該開口部から導体回路を露出させた上で、バンプを有する半導体チップの当該バンプと導体回路との電気的導通を図りつつ半導体チップとプリント配線基板とを接合する技術が、例えば、特開２００１−１５６２０３号公報に開示されている。
しかしながら、特開２００１−２４０２９号公報に開示されている技術では、多層配線基板と半導体チップとの間の密封は図れるものの、多層配線基板のパッドが露出されている面の半導体チップ搭載領域外に形成されている配線や基板の保護は十分に図れない。また、当該配線や基板を十分に保護するには、半導体チップ搭載領域外に別途保護層を形成する必要があり、作業効率的に好ましくない。なお、特開２００１−１５６２０３号公報に開示されている技術においても同様のことが言える。

そこで本発明の目的は、電極部を有する基板同士を電気的に接続する際、当該基板同士間を密封すると同時に、基板自体や配線を保護することができる電極間接続構造体の形成方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、そのような形成方法により作成された電極間接続構造体を提供することにある。
本発明の第１の側面によると、電極間接続構造体の形成方法が提供される。この形成方法は、表面に第１電極部を有する第１接続対象物に対して、開口部を有する接着層を、当該開口部から前記第１電極部が露出し、かつ、前記表面のほぼ全体を覆うように形成する工程と、第２電極部を有する第２接続対象物を、前記第１接続対象物に対して、前記第１電極部と前記第２電極部が対向しつつ前記接着層が前記第２接続対象物に接するように配置する工程と、前記第１電極部および前記第２電極部が導体部を介して電気的に接続されるとともに前記接着層が硬化するように加熱処理を行う接続工程と、を含むことを特徴としている。
このような電極間接続構造体の形成方法では、第１接続対象物の表面のほぼ全体を覆った接着層を硬化させることにより、第１接続対象物と第２接続対象物との間を密封するとともに、第２接続対象物の搭載領域外の配線や第１接続対象物自体の保護を図ることもできる。したがって、配線や第１接続対象物自体を保護する保護層を別途形成する必要性がなくなるので、作業効率が向上する。
また、接着層を第１および第２接続対象物に接触させた状態で当該接着層を硬化させることにより、硬化時に生じる収縮により第１および第２電極部を相互に押しつける。したがって、第１および第２電極部の電気的接続がより良好となり、第１接続対象物と第２接続対象物との接続信頼性がより向上する。
さらに、接着層に開口部を設け、第１電極部と第２電極部との間に接着層の一部が介在するのを防ぐことにより導体抵抗の上昇も抑制される。
好ましくは、接着層は、感光性を有する材料を用いて形成されている。この場合、開口部の形成にフォトリソグラフィを採用することが可能となる。
好ましくは、接着層は、無機フィラーを含んでいる。無機フィラーを含むことにより、接着層の熱膨張率を適切に低下することができる。
本発明の実施形態では、導体部は、第１電極部または第２電極部の一方に予め形成された金属バンプであり、前記第１電極部と前記第２電極部との電気的接続は、当該バンプを介して行われる。これによって、第１電極部と第２電極部とが適切に導通する。バンプは、融点が８０〜４００℃である金属または合金であるのが好ましい。また、バンプは、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ａｌ，Ａｕ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂからなる群より選択される素材により構成されているのが好ましい。
本発明の別の実施形態では、金属を含む金属ペーストを開口部に充填する充填工程をさらに含んでおり、導体部は、前記金属ペーストが固化することにより形成される。このように形成された導体部によっても、第１電極部と第２電極部とが適切に導通される。
好ましくは、金属ペーストは樹脂分を含み、接続工程では、当該樹脂分を硬化させる。
上記充填工程の前に、開口部に対応して開口するマスクを接着層の上に設け、充填工程では、当該マスクを介して接着層の開口部に金属ペーストを充填してもよい。
本発明のさらに別の実施形態では、導体部は、電気めっきおよび／または無電解めっきにより形成される。これによって、第１電極部と第２電極部とが適切に導通される。この場合、導体部は、複数の層からなる積層構造を有し、各層は、隣接する層とは異なる金属組成を有していてもよい。
本発明の第２の側面によると、電極間接続対象物が提供される。この電極間接続対象物は、表面に第１電極部を有する第１接続対象物と、前記第１電極部に対向する第２電極部が設けられた第２接続対象物と、前記第１電極部と前記第２電極部とを接続する導体部と、前記第１接続対象物と前記第２接続対象物との間を充填するとともに、前記表面のほぼ全体を覆う接着層と、を備えている。
このような構造の電極間接続構造体は、本発明の第１の側面に係る方法により形成することができる。そのため、その形成過程において、第１の側面に関して上述したのと同様の効果が奏される。
本発明の他の目的、特徴および利点は、以下に添付図面に基づいて説明する好適な実施形態から明らかとなろう。

図１ａ〜１ｆは、本発明の第１の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法を利用したフリップチップ接合の一連の工程を表す概略断面図である。
図２ａ〜２ｆは、本発明の第２の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法を利用したフリップチップ接合の一連の工程を表す概略断面図である。
図３ａ〜３ｆは、本発明の第３の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法を利用したフリップチップ接合の一連の工程を表す概略断面図である。
図４は、半導体チップ同士を接続することにより得られる電極間接続構造体の概略断面図である。
図５ａ〜５ｅは、従来の電極間接続構造体形成方法を利用したフリップチップ接合の一連の工程を表す概略断面図である。

図１ａ〜１ｆは、本発明の第１の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法の一連の工程を表す。本実施形態では、フリップチップ接合を例に挙げて説明する。
まず、図１ａに示すように、表面１１０ａに電極１１１および配線１１２が設けられた配線基板１１０に対して、電極１１１および配線１１２を覆うように接着層１３０を積層形成する。接着層１３０の形成においては、フィルム状の樹脂組成物を、配線基板１１０の表面１１０ａのほぼ全体を覆うように載置した後、５０〜１４０℃で加熱しつつ圧着する。或は、液状樹脂組成物をスピンコートなどにより配線基板１１０の表面１１０ａのほぼ全体を覆うように塗布し、それを乾燥してもよい。
接着層１３０を形成するための樹脂組成物は、主剤としての熱硬化性樹脂に硬化剤や無機フィラーなどを適宜添加したものである。この樹脂組成物は、予めフィルム状に成形してもよいし、液状の状態で配線基板１１０にて薄膜状に塗布してもよい。接着層１３０の厚さは、半導体チップ１１０の電極ピッチ、電極サイズ、および、接合信頼性などの観点に基づいて決定する。
熱硬化性樹脂である主剤としてはエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、固形タイプまたは液状タイプの、ビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、ナフタレン型エポキシ、臭素化エポキシ、フェノールノボラック型エポキシ、クレゾールノボラック型エポキシ、ビフェニル型エポキシなどを用いることができる。
硬化剤としては、イミダゾール系硬化剤、酸無水物硬化剤、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤などを用いることができる。イミダゾール系硬化剤としては、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−［２−メチルイミダゾール−（１）］−エチル−Ｓ−トリアジン、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾールなどを用いることができる。酸無水物硬化剤としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ハイミック酸、テトラブロモ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物などを用いることができる。アミン系硬化剤としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メンセンジアミン、イソホロンジアミン、メタキシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルフォンなどを用いることができる。
無機フィラーとしては、シリカ粉末やアルミナ粉末を用いることができる。接着層１３０を形成するためのワニスにおいて、無機フィラーの含有率は３０〜７０ｗｔ％とするのが好ましい。
接着層１３０に感光性を付与する場合には、当該接着層１３０を形成するための樹脂組成物に対してアクリルモノマーおよび光重合開始剤を添加する。アクリルモノマーとしては、イソブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、１，６−ヘキサンジオールアクリレート、ラウリルアクリレート、アルキルアクリレート、セチルアクリレート、ステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ベンジルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、３−メトキシブチルアクリレート、エチルアカルビートルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシポリエチレンアクリレート、メトキシトリプロピレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチル−２−ヒドロキシプロピルフタレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸モノ−（２−アクリロイルオキシ−１−メチル−エチル）エステル、４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸モノ−（２−アクリロイルオキシ−１−メチル−エチル）エステル、ジメチルアミノエチルアクリレート、トリフルオロエチルアクリレート、ヘキサフルオロプロピルアクリレートなどの単官能モノマーや、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ビスフェノールＡ，ＥＯ付加物ジアクリレート、グリセリンメタクリレートアクリレートなどの２官能モノマーや、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチルプロパンＥＯ付加トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパンＥＯ付加物トリアクリレート、グリセリンＰＯ付加物トリアクリレート、トリスアクリロイルオキシエチルフォスフェート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートなどの多官能モノマーなどを用いることができる。ただし、アクリルモノマーに代えて又はこれと共にビスフェノールＡ−ジエポキシ−アクリル酸付加物などのオリゴマーを用いることもできる。接着層１３０を形成するための樹脂組成物において、アクリルモノマーの含有率は、１〜３０ｗｔ％が好ましい。
光重合開始剤としては、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モノフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モノフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、ビス（シクロペンタジエニル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（ビル−１−イル）チタニウムなどを用いることができる。接着層１３０を形成するための樹脂組成物において、光重合開始剤の含有率は、０．１〜１５ｗｔ％が好ましい。
接着層１３０を形成するための樹脂組成物には、更に、ポリエステル樹脂やアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂を添加してもよい。
接着層１３０の形成の後、図１ｂに示すように、接着層１３０に対して、各電極１１１に対応する箇所に開口部１３０ａを形成する。開口部１３０ａの形成には、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザなどを用いることができる。感光性を有する接着層１３０を形成した場合には、開口部１３０ａの形成にはフォトリソグラフィを採用することができる。電極へのダメージを抑制するという観点からは、フォトリソグラフィを採用するのが好ましい。フォトリソグラフィを採用する場合には、接着層１３０に対して、所定のフォトマスク（図示せず）を介しての露光処理およびその後の現像処理を施すことにより、各電極１１１が露出するように開口部１３０ａを形成する。なお、接着層１３０の形成を予め成形した樹脂フィルムを用いて行う場合は、接着層１３０を配線基板１１０の表面１１０ａに載置する前に予め所定位置に開口部１３０ａを形成しておいてもよい。
次に、図１ｃに示すように、配線基板１１０の表面１１０ａの面積より小さい実装面積の表面に電極１２１を有する半導体チップ１２０において、当該電極１２１に金属バンプ１４０を形成する。ここで、半導体チップ１２０は、基板１２０ａの表面に絶縁層１２０ｂおよび電極１２１が形成されたものである。金属バンプ１４０の形成は、蒸着法、めっき法、ペースト印刷法、ボールマウント法などの公知の方法を用いて行われる。金属バンプ１４０の組成は、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ａｌ，Ａｕ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂなどから選択される単体金属、または、これらから選択される複数の単体金属からなる合金などである。中でも、電極同士の導通抵抗を小さくするために、融点が８０〜４００℃の金属を用いることが好ましく、当該金属としては、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金などが挙げられる。このような比較的低融点である金属により金属バンプ１４０を形成すると、後述する工程において、接着層１３０を硬化させるための温度を比較的低温に設定することができる。その結果、最終的に得られる接続構造体において、配線基板１１０および半導体チップ１２０の熱膨張差に起因して生じ得る影響、例えば、配線基板１１０または半導体チップ１２０の反りなどによる接続部の形成不良を抑制することも可能となる。なお、金属バンプ１４０は、電極１１１側に形成するようにしてもよいし、電極１１１および電極１２１の両側に形成するようにしてもよい。
次に、図１ｄに示すように、接着層１３０の開口部１３０ａにおいて、金属バンプ１４０と配線基板１１０の電極４１１とが対向するように位置合わせをした上で、配線基板１１０に対して半導体チップ１２０を搭載する。
次に、図１ｅに示すように、荷重ｆを加えながら金属バンプ１４０の融点以上の温度（例えば、２５０℃）にて瞬間的に加熱することによって、配線基板１１０と半導体チップ１２０とを接合する。ここで、「瞬間的」とは、半導体チップ１２０に対する熱的負荷を軽減するために加熱を短時間で行うことを意味し、例えば１〜３０秒間程度の時間をいう。この結果、金属バンプ１４０が溶融して電極１１１および電極１２１が電気的に接続される。また、この際の昇温過程で接着層１３０が一旦軟化し、金属バンプ１４０が溶融するので、開口部１３０ａの空隙は接着層１３０の樹脂および／または溶融金属で埋められる。この工程の加熱温度は、例えば金属バンプ１４０の融点よりも５〜５０℃高い温度とする。
次に、図１ｆに示すように、熱処理を行うことによって、接着層１３０を加熱硬化させる。熱処理時の昇温過程において硬化開始温度（例えば、１７０℃）に到達するまでの間、接着層１３０は、一旦軟化するため、開口部１３０ａ内の空隙が接着層１３０の樹脂で埋められる。続いて、硬化開始温度に到達すると、接着層１３０において硬化反応が進行する。接着層１３０の硬化によって、配線基板１１０と半導体チップ１２０とが接合されるとともに、両者間の密封が完成する。
本実施形態における接続方法によると、配線基板１１０の表面１１０ａのほぼ全体を覆った接着層１３０を硬化させることにより、配線基板１１０と半導体チップ１２０との間を密封するとともに、半導体チップ１２０の搭載領域外Ａ（図１ｆ参照）に位置する配線１１２ａ、および、配線基板１１０自体の保護を図ることができる。これにより、配線１１２や配線基板１１０自体を保護する保護層を別途形成する必要性がなくなるので、作業効率が向上する。
また、接着層１３０を配線基板１１０と半導体チップ１２０とに接触させた状態で接着層１３０を固定させることにより、硬化時に生じる収縮により電極１１１および電極１２１を相互に押し付ける。これにより、金属バンプ１４０を介した電極１１１と電極１２１との電気的接続がより良好となり、配線基板１１０と半導体チップ１２０との接続信頼性が向上する。
さらに、接着層１３０に開口部１３０ａを設け、電極１１１と電極１２１との間に接着層１３０の一部が介在するのを防ぐことにより導通抵抗の上昇も抑制される。
図２ａ〜２ｆは、本発明の第２の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法の一連の工程を表す。本実施形態についても、フリップチップ接合を例に挙げて説明する。
まず、図２ａに示すように、表面２１０ａに電極２１１および配線２１２が設けられた配線基板２１０に対して、電極２１１および配線２１２を覆うように接着層２３０を積層形成する。接着層２３０の形成方法については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。
次に、図２ｂに示すように、接着層２３０に対して、各電極２１１に対応する箇所に開口部２３０ａを形成する。開口部２３０ａの形成方法については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。なお、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、接着層２３０の形成を予め成形した樹脂フィルムを用いて行う場合は、接着層２３０を配線基板２１０の表面２１０ａに載置する前に予め所定位置に開口部２３０ａを形成しておいてもよい。
次に、図２ｃに示すように、開口部２３０ａに金属ペースト２４０を充填する。金属ペースト２４０の充填は、公知のスキージング法や、開口部２３０ａに対応して開口するマスク（図示せず）を接着層２３０の上に設けた上で、印刷法などにより行う。なお、開口部２３０ａへの金属ペースト２４０の充填は、上述の方法に限られない。
金属ペースト２４０は、金属粉末と、これをペースト化するための樹脂分とからなる。本実施形態では、金属粉末は、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ａｌ，Ａｕ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂなどから選択される単体金属、または、これらから選択される複数の単体金属からなる合金を粉末化したものである。金属ペースト２４０における金属粉末の含有率は、２０〜９５ｗｔ％とする。２０ｗｔ％未満では、電極間を適切に接続することが困難となる傾向にある。９５ｗｔ％より多いと、金属ペースト２４０の粘度が過剰に高くなり、開口部２３０ａへの充填が困難となる。樹脂分については、後の加熱工程において、金属粉末が溶融した後に接着層２３０と一体化するように組成を制御する。なお、樹脂分としては、接着層２３０に関して列挙した主剤および硬化剤を用いてもよい。
また、金属ペースト２４０には、電極２１１，２２１に対する濡れ性を向上させるためにロジンを添加してもよい。ロジンとしては、例えば、ロジン酸、ロジン酸エステル、ロジン無水物、脂肪酸、アビエチン酸、イソピマール酸、ネオアビエチン酸、ピマール酸、ジヒドロアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸などを用いることができる。また、金属ペースト２４０には、金属表面の活性化のために、硬化剤とは別に有機カルボン酸やアミンを添加してもよいし、更に、粘度調整のために、ジエレンクリコールやテトラエチレングリコールなどの高級アルコールを添加してもよい。
金属ペースト２４０の充填の後、図２ｄに示すように、配線基板２１０に対して、当該配線基板２１０の表面２１０ａの面積より小さい実装面積である半導体チップ２２０を搭載する。ここで、半導体チップ２２０は、基板２２０ａの表面に絶縁層２２０ｂおよび電極２２１が形成されたものであり、接着層２３０の開口部２３０ａにおいて金属ペースト２４０と電極２２１とが対向するように、位置合わせされている。なお、半導体チップ２２０の電極２２１に対して第１の実施の形態で説明したような金属バンプを形成したものを、配線基板２１０に搭載するようにしてもよい。
次に、図２ｅに示すように、荷重ｆを加えながら金属ペースト２４０に含まれる金属粉末の融点以上に加熱することによって、配線基板２１０と半導体チップ２２０とを接合する。この結果、金属ペースト２４０に含まれる金属粉末が溶融して一体化し、電極２１１および電極２２１が電気的に接続される。本実施形態では、金属ペースト２４０に含まれる金属粉末としてハンダ粉末を用いており、接合時における加熱温度は、当該ハンダの融点よりも５〜５０℃高い温度とする。なお、金属ペースト２４０に含まれる樹脂分は、金属粉末と分離される。
次に、図２ｆに示すように、熱処理を行うことによって、接着層２３０を加熱硬化させる。この際、金属ペースト２４０のうちの分離した樹脂分は、接着層２３０と一体化する。接着層２３０の硬化によって、配線基板２１０と半導体チップ２２０とが接合される。
図３ａ〜３ｆは、本発明の第３の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法の一連の工程を表す。本実施形態についても、フリップチップ接合を例に挙げて説明する。
まず、図３ａに示すように、表面３１０ａに電極３１１および配線３１２が設けられた配線基板３１０に対して、電極３１１および配線３１２を覆うように接着層３３０を積層形成する。接着層３３０の形成方法については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。
次に、図３ｂに示すように、接着層３３０に対して、各電極３１１に対応する箇所に開口部３３０ａを形成する。開口部３３０ａの形成方法については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。なお、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、接着層３３０の形成を予め成形した樹脂フィルムを用いて行う場合は、接着層３３０を配線基板３１０の表面３１０ａに載置する前に予め所定位置に開口部３３０ａを形成しておいてもよい。
次に、図３ｃに示すように、開口部３３０ａにおいて電極３１１の上に導体部３１３を形成する。導体部３１３は、電気めっき法や無電解めっき法により形成することができる。
導体部３１３を形成するための材料としては、Ａｌ，Ａｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｄなどの単体金属や、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂ，Ａｌ，Ａｕなどから選択される複数の単体金属からなる合金を用いることができる。中でも、電極同士の導通抵抗を小さくするために、融点が８０〜４００℃の金属を用いることが好ましく、当該金属としては、ＩｎやＳｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金などが挙げられる。なお、異なる組成の金属を順次積層することによって導体部３１３を形成してもよい。
導体部３１３を形成した後、図３ｄに示すように、配線基板３１０に対して、当該配線基板３１０の表面３１０ａの面積より小さい実装面積である半導体チップ３２０を搭載する。ここで、半導体チップ３２０は、基板３２０ａの表面に絶縁層３２０ｂおよび電極３２１が形成されたものであり、接着層３３０の開口部３３０ａにおいて導体部３１３と電極３２１とが対向するように、位置合わせされている。なお、半導体チップ３２０の電極３２１に対して第１の実施の形態で説明したような金属バンプを形成したものを、配線基板３１０に搭載するようにしてもよい。
次に、図３ｅに示すように、荷重ｆを加えながら加熱することによって、配線基板３１０と半導体チップ３２０とを接合する。このとき、導体部３１３は、電極３１１および電極３２１に対して融着し、電極３１１と電極３２１とを電気的に接続する。
次に、図３ｆに示すように、熱処理を行うことによって、接着層３３０を加熱硬化させる。接着層３３０の硬化によって、配線基板３１０と半導体チップ３２０とが接合される。
本発明の第１〜第３の実施形態において、半導体チップと配線基板との接続を例に挙げて説明したが、接合対象物はこれに限られない。例えば、図４に示したように、基板４１０ａの表面に絶縁層４１０ｂ、電極４１１および配線４１２を形成することにより得られる半導体チップ４１０と、当該表面の面積より小さい実装面積の表面に絶縁層４２０ｂおよび電極４２１を形成することにより得られる半導体チップ４２０との半導体チップ同士でもよいし、一方の実装面積が他方の表面の面積より小さい配線基板同士などでもよい。

＜液状樹脂組成物の調整＞
主剤としての固形タイプの酸ペンダント型エポキシアクリレート樹脂（日本ユピカ株式会社製）を２５ｗｔ％、主剤としての固形タイプのビフェニル型エポキシ樹脂（商品名：エピコート ＹＸ４０００、ジャパンエポキシレジン株式会社製）を８．５ｗｔ％、アクリルモノマーとしてのジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（商品名：アロニックス Ｍ−４０２、東亞合成株式会社製）を８．０％、光重合開始剤としての２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モリフォリノプロパン−１−オン（商品名：イルガキュア９０７、チバスペシャリティケミカルズ製）を７．０％、溶媒としてカルビトールアセテートを１０．６％、溶媒としてのメチルエチルケトンを４０．９％含有する中間樹脂組成物を調製した。この中間樹脂組成物と、平均粒径４μｍのシリカ粉末とを、重量比１：１（シリカ粉末の添加率は５０ｗｔ％）で混連し、樹脂フィルム形成用の液状樹脂組成物を調整した。
＜樹脂フィルムの作製＞
上述の液状樹脂組成物をＰＥＴフィルム（厚さ２０μｍ）上に７０μｍの厚さで塗工した後、９０℃で３分間乾燥することにより溶媒を除去し、膜厚４０μｍの樹脂フィルムを作製した。
＜フリップチップ接合＞
上述のようにして作製した樹脂フィルムを、配線基板（電極径９０μｍ）の表面全体を覆うように、ロールマウンタ（（株）エム・シー・ケー製）を用いて８０℃の加熱下で貼り付けて接着層を形成した。次に、当該接着層に対し、露光および現像を施して、電極が露出するように直径１００μｍの開口部を形成した。現像は、２．３８％水酸化テトラメチルアンモニウムを用いて行った。この配線基板に対して、電極にＳｎ−３．５％Ａｇバンプ（高さ３５μｍ）が形成されている半導体チップに搭載した。このとき、開口部においてＳｎ−３．５％Ａｇバンプと配線基板の電極とが対向するように位置合わせした。次に、半導体チップに対して２５０℃で５０００ｇの荷重を加え、瞬間的に接合した。その後、半導体チップと配線基板の接合体に対して１７０℃で１５分間熱処理を施すことにより接着層の硬化を完全なものとした。その結果、半導体チップが配線基板にフリップチップ接合された電極間接続構造体を得た。

実施例１で半導体チップの電極に形成したＳｎ−３．５％Ａｇバンプ（高さ３５μｍ）に代えて、当該電極にＳｎ−３７％Ｐｂバンプ（高さ３５μｍ）を形成したことと、接合時の加熱温度を２２０℃としたこと以外は実施例１と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。

開口部形成後に、当該開口部に対してエポキシ系の樹脂を含むハンダペースト（商品名：アンダーフィルペースト＃２０００、千住金属工業株式会社製）を直接充填したことと、半導体チップの電極に形成したＳｎ−３．５％Ａｇバンプの高さを１５μｍとしたこと以外は実施例１と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。

接着層に形成した開口部に対応して開口するメタルマスク（開口直径８０μｍ、厚さ３０μｍ）を接着層の上に設けた上で、ハンダペーストを開口部に充填したことと、半導体チップの電極に形成したＳｎ−３．５％Ａｇバンプの高さを１０μｍとしたこと以外は実施例３と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。

実施例１で半導体チップの電極に形成したＳｎ−３．５％Ａｇバンプ（高さ３５μｍ）に代えて、当該電極にＡｕスタッドバンプ（高さ３０μｍ）を形成したことと、接着層に形成した開口部の直径を５０μｍとしたこと以外は実施例１と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。

開口部形成後に、当該開口部に対してエポキシ系の樹脂を含むハンダペースト（商品名：アンダーフィルペースト＃２０００、千住金属工業株式会社製）を直接充填したこと以外は実施例５と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。

接着層に形成した開口部に対応して開口するメタルマスク（開口直径３０μｍ、厚さ２０μｍ）を接着層の上に設けた上で、ハンダペーストを開口部に充填したこと以外は実施例６と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。

開口部の形成を、樹脂フィルムを配線基板の表面に貼り付ける前に、ＰＥＴフィルム上で予め露光および現像を施すことにより行った以外は実施例１と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。

実施例８で、半導体チップの電極に形成したＳｎ−３．５％Ａｇバンプ（高さ３５μｍ）に代えて、当該電極にＡｕスタッドバンプ（高さ３０μｍ）を形成したことと、開口部の直径を５０μｍにしたこと以外は実施例８と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。
（温度サイクル試験）
実施例１〜９の電極間接続構造体の各々について、温度サイクル試験により接続信頼性を調べた。具体的には、まず、電極間接続構造体における各電極間接続部について初期導通抵抗を測定した。次に、−５５℃〜１２５℃の範囲で温度サイクル試験を行った後、各接続部の導通抵抗を測定した。温度サイクル試験は、−５５℃での１５分間冷却、室温での１０分間放置、および１２５℃での１５分間加熱を１サイクルとし、このサイクルを２０００回繰り返した。その結果、実施例１〜９の全ての電極間接続構造体について、各接続部における抵抗上昇は１０％以下であり、良好な接続部が形成されていることが確認された。
（耐湿試験）
実施例１〜９の電極間接続構造体の各々について、耐湿試験により接続信頼性を調べた。具体的には、まず、電極間接続構造体における各電極間接続部について、２５℃および湿度６０％の環境下で導通抵抗を測定した。次に、各電極間接続構造体を、１２１℃および湿度８５％の環境下に放置し、１０００時間経過後における各接続部の導通抵抗を測定した。その結果、実施例１〜９の全ての電極間接続構造体について、各接続部における抵抗上昇は１０％以下であり、良好な接続部が形成されていることが確認された。
［比較例］
配線基板の表面に形成された接着層に開口部を形成しない以外は実施例１と同様にしてフリップチップ接合を行い、本比較例の電極間接続構造体を得た。
このようなフリップチップ接合により形成された電極間接続構造体について、実施例１〜９と同様にして温度サイクル試験を行ったところ、各接続部について２０％の抵抗上昇が確認された。また、実施例１〜９と同様にして耐湿試験を行ったところ、温度サイクル試験と同様に、各接続部について３０％以上の抵抗上昇が確認された。

【書類名】 明細書
【特許請求の範囲】
【請求項１】 表面に第１電極部を有する第１接続対象物に対して、開口部を有する接着層を、当該開口部から前記第１電極部が露出し、かつ、前記表面の少なくとも一部を覆うように形成する工程と、
第２電極部を有する第２接続対象物を、前記第１接続対象物に対して、前記第１電極部と前記第２電極部が対向しつつ前記接着層が前記第２接続対象物に接するように配置する工程と、
前記第１電極部および前記第２電極部が導体部を介して電気的に接続されるとともに前記接着層が硬化するように加熱処理を行う接続工程と、を含むことを特徴とする、電極間接続構造体の形成方法。
【請求項２】 前記接着層は、感光性を有する材料を用いて形成されている、請求項１に記載の電極間接続構造体の形成方法。
【請求項３】 前記接着層は、無機フィラーを含んでいる、請求項１に記載の電極間接続構造体の形成方法。
【請求項４】 前記導体部は、前記第１電極部または前記第２電極部の一方に予め形成された金属バンプであり、前記第１電極部と前記第２電極部との電気的接続は、当該バンプを介して行われる、請求項１に記載の電極間接続構造体の形成方法。
【請求項５】 前記バンプは、融点が８０〜４００℃である金属または合金である、請求項４に記載の電極間接続構造体の形成方法。
【請求項６】 前記バンプは、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ａｌ，Ａｕ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂからなる群より選択される素材により構成されている、請求項４に記載の電極間接続構造体の形成方法。
【請求項７】 さらに、金属を含む金属ペーストを前記開口部に充填する充填工程を含んでおり、前記導体部は、前記金属ペーストが固化することにより形成される、請求項１に記載の電極間接続構造体の形成方法。
【請求項８】 前記導体部は、電気めっきおよび／または無電解めっきにより形成される、請求項１に記載の電極間接続構造体の形成方法。
【請求項９】 表面に第１電極部を有する第１接続対象物と、
前記第１電極部に対向する第２電極部が設けられた第２接続対象物と、
前記第１電極部と前記第２電極部とを接続する導体部と、
前記第１接続対象物と前記第２接続対象物との間を充填するとともに、前記表面のほぼ全体を覆う接着層と、を備えることを特徴とする、電極間接続構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、電極間接続構造体の形成方法に関する。より具体的には、電気的接続を伴う半導体チップと半導体チップの接合、半導体チップの配線基板への実装、および、配線基板と配線基板の接合などに適用可能な、電極間接続構造体の形成方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、プリント配線板やセラミック基板への電子部品の実装に関しては、高密度化の要求が高まっており、半導体チップについては、かかる要求を満たす方式としてベアチップ実装方式が注目されている。ベアチップ実装においては、半導体チップと基板配線との電気的接続をワイヤボンディングにより達成する従来のフェイスアップ実装に代わり、半導体チップおよび配線基板のランド電極間にハンダバンプや金バンプを介在させることによって達成するフェイスダウン実装すなわちフリップチップ接合が採用される傾向にある。フリップチップ接合を用いた実装技術は、例えば、特開平１０−２２９２６５号公報に開示されている。
【０００３】
図５ａ〜５ｅは、フリップチップ接合を達成するための従来の方法の一例を示す。従来のフリップチップ接合においては、図５ａに示すように、まず基板５２０ａの表面に絶縁層５２０ｂおよび電極５２１を形成することにより得られる半導体チップ５２０の電極５２１上にバンプ５４０を形成する。
【０００４】
その後、同じく図５ａに示すように、表面に電極５１１および配線５１２を設けた配線基板５１０の当該表面上にフラックス５６０を塗布する。フラックス５６０の役割は、バンプ５４０の表面の酸化膜の除去、ハンダリフロー時の大気遮断によるバンプ５４０の再酸化防止、配線基板５１０に対する半導体チップ５２０の仮接着などである。
【０００５】
次に、図５ｂに示すように、配線基板５１０の電極５１１とバンプ５４０とが対向するように位置合わせを行いつつ半導体チップ５２０を配線基板５１０上に載置する。
【０００６】
次に、図５ｃに示すように、バンプ５４０をリフローさせるための加熱処理を経て、電極５１１および電極５２１をバンプ５４０を介して接続する。
【０００７】
次に、図５ｄに示すように、フラックス５６０を洗浄除去する。このようにして、配線基板５１０に対する半導体チップ５２０のフリップチップ接合が達成される。
【０００８】
そして、このようなフリップチップ接合においては、図５ｅに示すように、配線基板５１０と半導体チップ５２０との間に、接着剤ないしアンダーフィル剤５３０が充填される。アンダーフィル剤５３０は、電極５１１および電極５２１を接続する導体部ないしバンプ５４０を保護することにより、長期間に渡る接続信頼性を確保するためのものである。
【０００９】
しかしながら、上述のような従来の接続方法では、電極５１１の配設ピッチが１５０μｍ以下である場合、接続安定性を十分に確保するのに必要な体積のバンプ５４０を形成すると隣接するバンプ同士が接触する可能性が高い。また、バンプ同士の接触を回避するためにバンプ５４０の体積を小さくすると、接続後の配線基板５１０と半導体チップ５２０との離隔距離が小さくなり、特に当該離隔距離が５０μｍ以下になると次のような不具合が生じる。第１に、配線基板５１０上に塗布されたフラックス５６０を洗浄除去する際、微小な間隙に存在するフラックス５６０を除去することが困難であり、残留するフラックス５６０が腐食するなどの問題に繋がる可能性がある。第２に、配線基板５１０上に半導体チップ５２０を実装した後に配線基板５１０と半導体チップ５２０との間に充填される接着剤ないしアンダーフィル剤５３０を微小な間隙にまでボイドなど無く充填することが困難である。
【００１０】
そこで、上述のような不具合を解消すべく、熱硬化性エポキシ樹脂を主成分とする接着剤を配線基板上の必要箇所に予め塗布した上で、配線基板の電極と半導体チップの電極とをＡｕバンプを介して熱圧着により接続するとともに、配線基板と半導体チップとを接着剤で接着接合する技術がある。このような技術は、例えば、特開２０００−２８６２９７号公報に開示されている。
【００１１】
しかしながら、特開２０００−２８６２９７号公報において開示されている技術では、接着剤がバンプと電極との間に介在して接続部の抵抗が増大してしまうおそれがある。特に、半導体チップと配線基板との熱膨張収縮差を緩和するために接着剤に添加されているＳｉＯ₂などの無機フィラーが、バンプと電極との間に介在してしまうため接続不良を引き起こす可能性が高い。
【００１２】
そこで、上述のような不具合を解消する技術として、半導体チップの端子上に形成されたバンプおよび多層配線基板上のパッドの位置に貫通孔を有するアンダーフィル樹脂シートを半導体チップと多層配線基板との間に介在させることにより、バンプ−パッド間の電気的導通を図りつつ半導体チップと多層配線基板とを接合する技術がある。このような技術は、例えば、特開２００１−２４０２９号公報に開示されている。また、プリント配線基板上の導体回路を被覆する絶縁樹脂に開口部を形成して当該開口部から導体回路を露出させた上で、バンプを有する半導体チップの当該バンプと導体回路との電気的導通を図りつつ半導体チップとプリント配線基板とを接合する技術が、例えば、特開２００１−１５６２０３号公報に開示されている。
【００１３】
しかしながら、特開２００１−２４０２９号公報に開示されている技術では、多層配線基板と半導体チップとの間の密封は図れるものの、多層配線基板のパッドが露出されている面の半導体チップ搭載領域外に形成されている配線や基板の保護は十分に図れない。また、当該配線や基板を十分に保護するには、半導体チップ搭載領域外に別途保護層を形成する必要があり、作業効率的に好ましくない。なお、特開２００１−１５６２０３号公報に開示されている技術においても同様のことが言える。
【００１４】
【発明の開示】
そこで本発明の目的は、電極部を有する基板同士を電気的に接続する際、当該基板同士間を密封すると同時に、基板自体や配線を保護することができる電極間接続構造体の形成方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、そのような形成方法により作成された電極間接続構造体を提供することにある。
【００１６】
本発明の第１の側面によると、電極間接続構造体の形成方法が提供される。この形成方法は、表面に第１電極部を有する第１接続対象物に対して、開口部を有する接着層を、当該開口部から前記第１電極部が露出し、かつ、前記表面のほぼ全体を覆うように形成する工程と、第２電極部を有する第２接続対象物を、前記第１接続対象物に対して、前記第１電極部と前記第２電極部が対向しつつ前記接着層が前記第２接続対象物に接するように配置する工程と、前記第１電極部および前記第２電極部が導体部を介して電気的に接続されるとともに前記接着層が硬化するように加熱処理を行う接続工程と、を含むことを特徴としている。
【００１７】
このような電極間接続構造体の形成方法では、第１接続対象物の表面のほぼ全体を覆った接着層を硬化させることにより、第１接続対象物と第２接続対象物との間を密封するとともに、第２接続対象物の搭載領域外の配線や第１接続対象物自体の保護を図ることもできる。したがって、配線や第１接続対象物自体を保護する保護層を別途形成する必要性がなくなるので、作業効率が向上する。
【００１８】
また、接着層を第１および第２接続対象物に接触させた状態で当該接着層を硬化させることにより、硬化時に生じる収縮により第１および第２電極部を相互に押しつける。したがって、第１および第２電極部の電気的接続がより良好となり、第１接続対象物と第２接続対象物との接続信頼性がより向上する。
【００１９】
さらに、接着層に開口部を設け、第１電極部と第２電極部との間に接着層の一部が介在するのを防ぐことにより導体抵抗の上昇も抑制される。
【００２０】
好ましくは、接着層は、感光性を有する材料を用いて形成されている。この場合、開口部の形成にフォトリソグラフィを採用することが可能となる。
【００２１】
好ましくは、接着層は、無機フィラーを含んでいる。無機フィラーを含むことにより、接着層の熱膨張率を適切に低下することができる。
【００２２】
本発明の実施形態では、導体部は、第１電極部または第２電極部の一方に予め形成された金属バンプであり、前記第１電極部と前記第２電極部との電気的接続は、当該バンプを介して行われる。これによって、第１電極部と第２電極部とが適切に導通する。バンプは、融点が８０〜４００℃である金属または合金であるのが好ましい。また、バンプは、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ａｌ，Ａｕ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂからなる群より選択される素材により構成されているのが好ましい。
【００２３】
本発明の別の実施形態では、金属を含む金属ペーストを開口部に充填する充填工程をさらに含んでおり、導体部は、前記金属ペーストが固化することにより形成される。このように形成された導体部によっても、第１電極部と第２電極部とが適切に導通される。
【００２４】
好ましくは、金属ペーストは樹脂分を含み、接続工程では、当該樹脂分を硬化させる。
【００２５】
上記充填工程の前に、開口部に対応して開口するマスクを接着層の上に設け、充填工程では、当該マスクを介して接着層の開口部に金属ペーストを充填してもよい。
【００２６】
本発明のさらに別の実施形態では、導体部は、電気めっきおよび／または無電解めっきにより形成される。これによって、第１電極部と第２電極部とが適切に導通される。この場合、導体部は、複数の層からなる積層構造を有し、各層は、隣接する層とは異なる金属組成を有していてもよい。
【００２７】
本発明の第２の側面によると、電極間接続構造体が提供される。この電極間接続構造体は、表面に第１電極部を有する第１接続対象物と、前記第１電極部に対向する第２電極部が設けられた第２接続対象物と、前記第１電極部と前記第２電極部とを接続する導体部と、前記第１接続対象物と前記第２接続対象物との間を充填するとともに、前記表面のほぼ全体を覆う接着層と、を備えている。
【００２８】
このような構造の電極間接続構造体は、本発明の第１の側面に係る方法により形成することができる。そのため、その形成過程において、第１の側面に関して上述したのと同様の効果が奏される。
【００２９】
本発明の他の目的、特徴および利点は、以下に添付図面に基づいて説明する好適な実施形態から明らかとなろう。
【００３０】
【発明を実施するための最良の形態】
図１ａ〜１ｆは、本発明の第１の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法の一連の工程を表す。本実施形態では、フリップチップ接合を例に挙げて説明する。
【００３１】
まず、図１ａに示すように、表面１１０ａに電極１１１および配線１１２が設けられた配線基板１１０に対して、電極１１１および配線１１２を覆うように接着層１３０を積層形成する。接着層１３０の形成においては、フィルム状の樹脂組成物を、配線基板１１０の表面１１０ａのほぼ全体を覆うように載置した後、５０〜１４０℃で加熱しつつ圧着する。或は、液状樹脂組成物をスピンコートなどにより配線基板１１０の表面１１０ａのほぼ全体を覆うように塗布し、それを乾燥してもよい。
【００３２】
接着層１３０を形成するための樹脂組成物は、主剤としての熱硬化性樹脂に硬化剤や無機フィラーなどを適宜添加したものである。この樹脂組成物は、予めフィルム状に成形してもよいし、液状で配線基板１１０にて薄膜状に塗布してもよい。接着層１３０の厚さは、半導体チップ１１０の電極ピッチ、電極サイズ、および、接合信頼性などの観点に基づいて決定する。
【００３３】
熱硬化性樹脂である主剤としてはエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、固形タイプまたは液状タイプの、ビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、ナフタレン型エポキシ、臭素化エポキシ、フェノールノボラック型エポキシ、クレゾールノボラック型エポキシ、ビフェニル型エポキシなどを用いることができる。
【００３４】
硬化剤としては、イミダゾール系硬化剤、酸無水物硬化剤、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤などを用いることができる。イミダゾール系硬化剤としては、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２,４−ジアミノ−６−[２−メチルイミダゾール−(１)]−エチル−Ｓ−トリアジン、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４,５−ジヒドロキシメチルイミダゾールなどを用いることができる。酸無水物硬化剤としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ハイミック酸、テトラブロモ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物などを用いることができる。アミン系硬化剤としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メンセンジアミン、イソホロンジアミン、メタキシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルフォンなどを用いることができる。
【００３５】
無機フィラーとしては、シリカ粉末やアルミナ粉末を用いることができる。接着層１３０を形成するためのワニスにおいて、無機フィラーの含有率は３０〜７０ｗｔ％とするのが好ましい。
【００３６】
接着層１３０に感光性を付与する場合には、当該接着層１３０を形成するための樹脂組成物に対してアクリルモノマーおよび光重合開始剤を添加する。アクリルモノマーとしては、イソブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、１,６−ヘキサンジオールアクリレート、ラウリルアクリレート、アルキルアクリレート、セチルアクリレート、ステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ベンジルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、３−メトキシブチルアクリレート、エチルアカルビートルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシポリエチレンアクリレート、メトキシトリプロピレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチル−２−ヒドロキシプロピルフタレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、シクロヘキサン−１,２−ジカルボン酸モノ−(２−アクリロイルオキシ−１−メチル−エチル)エステル、４−シクロヘキセン−１,２−ジカルボン酸モノ−(２−アクリロイルオキシ−１−メチル−エチル)エステル、ジメチルアミノエチルアクリレート、トリフルオロエチルアクリレート、ヘキサフルオロプロピルアクリレートなどの単官能モノマーや、１,４−ブタンジオールジアクリレート、１,６−ヘキサンジオールジアクリレート、１,９−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ビスフェノールＡ,ＥＯ付加物ジアクリレート、グリセリンメタクリレートアクリレートなどの２官能モノマーや、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチルプロパンＥＯ付加トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパンＥＯ付加物トリアクリレート、グリセリンＰＯ付加物トリアクリレート、トリスアクリロイルオキシエチルフォスフェート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートなどの多官能モノマーなどを用いることができる。ただし、アクリルモノマーに代えて又はこれと共にビスフェノールＡ−ジエポキシ−アクリル酸付加物などのオリゴマーを用いることもできる。接着層１３０を形成するための樹脂組成物において、アクリルモノマーの含有率は、１〜３０ｗｔ％が好ましい。
【００３７】
光重合開始剤としては、２,２−ジメトキシ−１,２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−メチル−１−[４−(メチルチオ)フェニル]−２−モノフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−(４−モノフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−[４−(２−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−２−ヒドキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス(２,６−ジフルオロ−３−（ビル−１−イル）チタニウムなどを用いることができる。接着層１３０を形成するための樹脂組成物において、光重合開始剤の含有率は、０．１〜１５ｗｔ％が好ましい。
【００３８】
接着層１３０を形成するための樹脂組成物には、更に、ポリエステル樹脂やアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂を添加してもよい。
【００３９】
接着層１３０の形成の後、図１ｂに示すように、接着層１３０に対して、各電極１１１に対応する箇所に開口部１３０ａを形成する。開口部１３０ａの形成には、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザなどを用いることができる。感光性を有する接着層１３０を形成した場合には、開口部１３０ａの形成にはフォトリソグラフィを採用することができる。電極へのダメージを抑制するという観点からは、フォトリソグラフィを採用するのが好ましい。フォトリソグラフィを採用する場合には、接着層１３０に対して、所定のフォトマスク（図示せず）を介しての露光処理およびその後の現像処理を施すことにより、各電極１１１が露出するように開口部１３０ａを形成する。なお、接着層１３０の形成を予め成形した樹脂フィルムを用いて行う場合は、接着層１３０を配線基板１１０の表面１１０ａに載置する前に予め所定位置に開口部１３０ａを形成しておいてもよい。
【００４０】
次に、図１ｃに示すように、配線基板１１０の表面１１０ａの面積より小さい実装面積の表面に電極１２１を有する半導体チップ１２０において、当該電極１２１に金属バンプ１４０を形成する。ここで、半導体チップ１２０は、基板１２０ａの表面に絶縁層１２０ｂおよび電極１２１が形成されたものである。金属バンプ１４０の形成は、蒸着法、めっき法、ペースト印刷法、ボールマウント法などの公知の方法を用いて行われる。金属バンプ１４０の組成は、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ａｌ，Ａｕ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂなどから選択される単体金属、または、これらから選択される複数の単体金属からなる合金などである。中でも、電極同士の導通抵抗を小さくするために、融点が８０〜４００℃の金属を用いることが好ましく、当該金属としては、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金などが挙げられる。このような比較的低融点である金属により金属バンプ１４０を形成すると、後述する工程において、接着層１３０を硬化させるための温度を比較的低温に設定することができる。その結果、最終的に得られる接続構造体において、配線基板１１０および半導体チップ１２０の熱膨張差に起因して生じ得る影響、例えば、配線基板１１０または半導体チップ１２０の反りなどによる接続部の形成不良を抑制することも可能となる。なお、金属バンプ１４０は、電極１１１側に形成するようにしてもよいし、電極１１１および電極１２１の両側に形成するようにしてもよい。
【００４１】
次に、図１ｄに示すように、接着層１３０の開口部１３０ａにおいて、金属バンプ１４０と配線基板１１０の電極１１１とが対向するように位置合わせをした上で、配線基板１１０に対して半導体チップ１２０を搭載する。
【００４２】
次に、図１ｅに示すように、荷重ｆを加えながら金属バンプ１４０の融点以上の温度（例えば、２５０℃）にて瞬間的に加熱することによって、配線基板１１０と半導体チップ１２０とを接合する。ここで、「瞬間的」とは、半導体チップ１２０に対する熱的負荷を軽減するために加熱を短時間で行うことを意味し、例えば１〜３０秒間程度の時間をいう。この結果、金属バンプ１４０が溶融して電極１１１および電極１２１が電気的に接続される。また、この際の昇温過程で接着層１３０が一旦軟化し、金属バンプ１４０が溶融するので、開口部１３０ａの空隙は接着層１３０の樹脂および／または溶融金属で埋められる。この工程の加熱温度は、例えば金属バンプ１４０の融点よりも５〜５０℃高い温度とする。
【００４３】
次に、図１ｆに示すように、熱処理を行うことによって、接着層１３０を加熱硬化させる。熱処理時の昇温過程において硬化開始温度（例えば、１７０℃）に到達するまでの間、接着層１３０は、一旦軟化するため、開口部１３０ａ内の空隙が接着層１３０の樹脂で埋められる。続いて、硬化開始温度に到達すると、接着層１３０において硬化反応が進行する。接着層１３０の硬化によって、配線基板１１０と半導体チップ１２０とが接合されるとともに、両者間の密封が完成する。
【００４４】
本実施形態における接続方法によると、配線基板１１０の表面１１０ａのほぼ全体を覆った接着層１３０を硬化させることにより、配線基板１１０と半導体チップ１２０との間を密封するとともに、半導体チップ１２０の搭載領域外Ａ（図１ｆ参照）に位置する配線１１２、および、配線基板１１０自体の保護を図ることができる。これにより、配線１１２や配線基板１１０自体を保護する保護層を別途形成する必要性がなくなるので、作業効率が向上する。
【００４５】
また、接着層１３０を配線基板１１０と半導体チップ１２０とに接触させた状態で接着層１３０を硬化させることにより、硬化時に生じる収縮により電極１１１および電極１２１を相互に押し付ける。これにより、金属バンプ１４０を介した電極１１１と電極１２１との電気的接続がより良好となり、配線基板１１０と半導体チップ１２０との接続信頼性が向上する。
【００４６】
さらに、接着層１３０に開口部１３０ａを設け、電極１１１と電極１２１との間に接着層１３０の一部が介在するのを防ぐことにより導通抵抗の上昇も抑制される。
【００４７】
図２ａ〜２ｆは、本発明の第２の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法の一連の工程を表す。本実施形態についても、フリップチップ接合を例に挙げて説明する。
【００４８】
まず、図２ａに示すように、表面２１０ａに電極２１１および配線２１２が設けられた配線基板２１０に対して、電極２１１および配線２１２を覆うように接着層２３０を積層形成する。接着層２３０の形成方法については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。
【００４９】
次に、図２ｂに示すように、接着層２３０に対して、各電極２１１に対応する箇所に開口部２３０ａを形成する。開口部２３０ａの形成方法については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。なお、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、接着層２３０の形成を予め成形した樹脂フィルムを用いて行う場合は、接着層２３０を配線基板２１０の表面２１０ａに載置する前に予め所定位置に開口部２３０ａを形成しておいてもよい。
【００５０】
次に、図２ｃに示すように、開口部２３０ａに金属ペースト２４０を充填する。金属ペースト２４０の充填は、公知のスキージング法や、開口部２３０ａに対応して開口するマスク（図示せず）を接着層２３０の上に設けた上で、印刷法などにより行う。なお、開口部２３０ａへの金属ペースト２４０の充填は、上述の方法に限られない。
【００５１】
金属ペースト２４０は、金属粉末と、これをペースト化するための樹脂分とからなる。本実施形態では、金属粉末は、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ａｌ，Ａｕ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂなどから選択される単体金属、または、これらから選択される複数の単体金属からなる合金を粉末化したものである。金属ペースト２４０における金属粉末の含有率は、２０〜９５ｗｔ％とする。２０ｗｔ％未満では、電極間を適切に接続することが困難となる傾向にある。９５ｗｔ％より多いと、金属ペースト２４０の粘度が過剰に高くなり、開口部２３０ａへの充填が困難となる。樹脂分については、後の加熱工程において、金属粉末が溶融した後に接着層２３０と一体化するように組成を制御する。なお、樹脂分としては、接着層２３０に関して列挙した主剤および硬化剤を用いてもよい。
【００５２】
また、金属ペースト２４０には、電極２１１および後述する電極２２１に対する濡れ性を向上させるためにロジンを添加してもよい。ロジンとしては、例えば、ロジン酸、ロジン酸エステル、ロジン無水物、脂肪酸、アビエチン酸、イソピマール酸、ネオアビエチン酸、ピマール酸、ジヒドロアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸などを用いることができる。また、金属ペースト２４０には、金属表面の活性化のために、硬化剤とは別に有機カルボン酸やアミンを添加してもよいし、更に、粘度調整のために、ジエレングリコールやテトラエチレングリコールなどの高級アルコールを添加してもよい。
【００５３】
金属ペースト２４０の充填の後、図２ｄに示すように、配線基板２１０に対して、当該配線基板２１０の表面２１０ａの面積より小さい実装面積である半導体チップ２２０を搭載する。ここで、半導体チップ２２０は、基板２２０ａの表面に絶縁層２２０ｂおよび電極２２１が形成されたものであり、接着層２３０の開口部２３０ａにおいて金属ペースト２４０と電極２２１とが対向するように、位置合わせされている。なお、半導体チップ２２０の電極２２１に対して第１の実施の形態で説明したような金属バンプを形成したものを、配線基板２１０に搭載するようにしてもよい。
【００５４】
次に、図２ｅに示すように、荷重ｆを加えながら金属ペースト２４０に含まれる金属粉末の融点以上に加熱することによって、配線基板２１０と半導体チップ２２０とを接合する。この結果、金属ペースト２４０に含まれる金属粉末が溶融して一体化し、電極２１１および電極２２１が電気的に接続される。本実施形態では、金属ペースト２４０に含まれる金属粉末としてハンダ粉末を用いており、接合時における加熱温度は、当該ハンダの融点よりも５〜５０℃高い温度とする。なお、金属ペースト２４０に含まれる樹脂分は、金属粉末と分離される。
【００５５】
次に、図２ｆに示すように、熱処理を行うことによって、接着層２３０を加熱硬化させる。この際、金属ペースト２４０のうちの分離した樹脂分は、接着層２３０と一体化する。接着層２３０の硬化によって、配線基板２１０と半導体チップ２２０とが接合される。
【００５６】
図３ａ〜３ｆは、本発明の第３の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法の一連の工程を表す。本実施形態についても、フリップチップ接合を例に挙げて説明する。
【００５７】
まず、図３ａに示すように、表面３１０ａに電極３１１および配線３１２が設けられた配線基板３１０に対して、電極３１１および配線３１２を覆うように接着層３３０を積層形成する。接着層３３０の形成方法については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。
【００５８】
次に、図３ｂに示すように、接着層３３０に対して、各電極３１１に対応する箇所に開口部３３０ａを形成する。開口部３３０ａの形成方法については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。なお、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、接着層３３０の形成を予め成形した樹脂フィルムを用いて行う場合は、接着層３３０を配線基板３１０の表面３１０ａに載置する前に予め所定位置に開口部３３０ａを形成しておいてもよい。
【００５９】
次に、図３ｃに示すように、開口部３３０ａにおいて電極３１１の上に導体部３１３を形成する。導体部３１３は、電気めっき法や無電解めっき法により形成することができる。
【００６０】
導体部３１３を形成するための材料としては、Ａｌ，Ａｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｄなどの単体金属や、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂ，Ａｌ，Ａｕなどから選択される複数の単体金属からなる合金を用いることができる。中でも、電極同士の導通抵抗を小さくするために、融点が８０〜４００℃の金属を用いることが好ましく、当該金属としては、ＩｎやＳｎ―Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金などが挙げられる。なお、異なる組成の金属を順次積層することによって導体部３１３を形成してもよい。
【００６１】
導体部３１３を形成した後、図３ｄに示すように、配線基板３１０に対して、当該配線基板３１０の表面３１０ａの面積より小さい実装面積である半導体チップ３２０を搭載する。ここで、半導体チップ３２０は、基板３２０ａの表面に絶縁層３２０ｂおよび電極３２１が形成されたものであり、接着層３３０の開口部３３０ａにおいて導体部３１３と電極３２１とが対向するように、位置合わせされている。なお、半導体チップ３２０の電極３２１に対して第１の実施の形態で説明したような金属バンプを形成したものを、配線基板３１０に搭載するようにしてもよい。
【００６２】
次に、図３ｅに示すように、荷重ｆを加えながら加熱することによって、配線基板３１０と半導体チップ３２０とを接合する。このとき、導体部３１３は、電極３１１および電極３２１に対して融着し、電極３１１と電極３２１とを電気的に接続する。
【００６３】
次に、図３ｆに示すように、熱処理を行うことによって、接着層３３０を加熱硬化させる。接着層３３０の硬化によって、配線基板３１０と半導体チップ３２０とが接合される。
【００６４】
本発明の第１〜第３の実施形態において、半導体チップと配線基板との接続を例に挙げて説明したが、接合対象物はこれに限られない。例えば、図４に示したように、基板４１０ａの表面に絶縁層４１０ｂ、電極４１１および配線４１２を形成することにより得られる半導体チップ４１０と、当該基板４１０ａの表面の面積より小さい実装面積の基板４２０ａの表面に絶縁層４２０ｂおよび電極４２１を形成することにより得られる半導体チップ４２０との半導体チップ同士でもよいし、一方の実装面積が他方の表面の面積より小さい配線基板同士などでもよい。
【００６５】
［実施例１］
＜液状樹脂組成物の調整＞
主剤としての固形タイプの酸ペンダント型エポキシアクリレート樹脂（日本ユピカ株式会社製）を２５ｗｔ％、主剤としての固形タイプのビフェニル型エポキシ樹脂（商品名：エピコート ＹＸ４０００、ジャパンエポキシレジン株式会社製）を８．５ｗｔ％、アクリルモノマーとしてのジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（商品名：アロニックス Ｍ−４０２、東亞合成株式会社製）を８．０％、光重合開始剤としての２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モリフォリノプロパン−１−オン（商品名：イルガキュア９０７、チバスペシャリティケミカルズ製)を７．０％、溶媒としてカルビトールアセテートを１０．６％、溶媒としてのメチルエチルケトンを４０．９％含有する中間樹脂組成物を調製した。この中間樹脂組成物と、平均粒径４μｍのシリカ粉末とを、重量比１：１（シリカ粉末の添加率は５０ｗｔ％）で混連し、樹脂フィルム形成用の液状樹脂組成物を調整した。
【００６６】
＜樹脂フィルムの作製＞
上述の液状樹脂組成物をＰＥＴフィルム（厚さ２０μｍ）上に７０μｍの厚さで塗工した後、９０℃で３分間乾燥することにより溶媒を除去し、膜厚４０μｍの樹脂フィルムを作製した。
【００６７】
＜フリップチップ接合＞
上述のようにして作製した樹脂フィルムを、配線基板（電極径９０μｍ）の表面全体を覆うように、ロールマウンタ（（株）エム・シー・ケー製）を用いて８０℃の加熱下で貼り付けて接着層を形成した。次に、当該接着層に対し、露光および現像を施して、電極が露出するように直径１００μｍの開口部を形成した。現像は、２．３８％水酸化テトラメチルアンモニウムを用いて行った。この配線基板に対して、電極にＳｎ−３．５％Ａｇバンプ（高さ３５μｍ）が形成されている半導体チップを搭載した。このとき、開口部においてＳｎ−３．５％Ａｇバンプと配線基板の電極とが対向するように位置合わせした。次に、半導体チップに対して２５０℃で５０００ｇの荷重を加え、瞬間的に接合した。その後、半導体チップと配線基板の接合体に対して１７０℃で１５分間熱処理を施すことにより接着層の硬化を完全なものとした。その結果、半導体チップが配線基板にフリップチップ接合された電極間接続構造体を得た。
【００６８】
［実施例２］
実施例１で半導体チップの電極に形成したＳｎ−３．５％Ａｇバンプ（高さ３５μｍ）に代えて、当該電極にＳｎ−３７％Ｐｂバンプ（高さ３５μｍ）を形成したことと、接合時の加熱温度を２２０℃としたこと以外は実施例１と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。
【００６９】
［実施例３］
開口部形成後に、当該開口部に対してエポキシ系の樹脂を含むハンダペースト（商品名：アンダーフィルペースト♯２０００、千住金属工業株式会社製）を直接充填したことと、半導体チップの電極に形成したＳｎ−３．５％Ａｇバンプの高さを１５μｍとしたこと以外は実施例１と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。
【００７０】
［実施例４］
接着層に形成した開口部に対応して開口するメタルマスク（開口直径８０μｍ、厚さ３０μｍ）を接着層の上に設けた上で、ハンダペーストを開口部に充填したことと、半導体チップの電極に形成したＳｎ−３．５％Ａｇバンプの高さを１０μｍとしたこと以外は実施例３と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。
【００７１】
［実施例５］
実施例１で半導体チップの電極に形成したＳｎ−３．５％Ａｇバンプ（高さ３５μｍ）に代えて、当該電極にＡｕスタッドバンプ（高さ３０μｍ）を形成したことと、接着層に形成した開口部の直径を５０μｍとしたこと以外は実施例１と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。
【００７２】
［実施例６］
開口部形成後に、当該開口部に対してエポキシ系の樹脂を含むハンダペースト（商品名：アンダーフィルペースト♯２０００、千住金属工業株式会社製）を直接充填したこと以外は実施例５と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。
【００７３】
［実施例７］
接着層に形成した開口部に対応して開口するメタルマスク（開口直径３０μｍ、厚さ２０μｍ）を接着層の上に設けた上で、ハンダペーストを開口部に充填したこと以外は実施例６と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。
【００７４】
［実施例８］
開口部の形成を、樹脂フィルムを配線基板の表面に貼り付ける前に、ＰＥＴフィルム上で予め露光および現像を施すことにより行った以外は実施例１と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。
【００７５】
［実施例９］
実施例８で、半導体チップの電極に形成したＳｎ−３．５％Ａｇバンプ（高さ３５μｍ）に代えて、当該電極にＡｕスタッドバンプ（高さ３０μｍ）を形成したことと、開口部の直径を５０μｍにしたこと以外は実施例８と同様にしてフリップチップ接合を行い、本実施例の電極間接続構造体を得た。
【００７６】
（温度サイクル試験）
実施例１〜９の電極間接続構造体の各々について、温度サイクル試験により接続信頼性を調べた。具体的には、まず、電極間接続構造体における各電極間接続部について初期導通抵抗を測定した。次に、−５５℃〜１２５℃の範囲で温度サイクル試験を行った後、各接続部の導通抵抗を測定した。温度サイクル試験は、−５５℃での１５分間冷却、室温での１０分間放置、および１２５℃での１５分間加熱を１サイクルとし、このサイクルを２０００回繰り返した。その結果、実施例１〜９の全ての電極間接続構造体について、各接続部における抵抗上昇は１０％以下であり、良好な接続部が形成されていることが確認された。
【００７７】
（耐湿試験）
実施例１〜９の電極間接続構造体の各々について、耐湿試験により接続信頼性を調べた。具体的には、まず、電極間接続構造体における各電極間接続部について、２５℃および湿度６０％の環境下で導通抵抗を測定した。次に、各電極間接続構造体を、１２１℃および湿度８５％の環境下に放置し、１０００時間経過後における各接続部の導通抵抗を測定した。その結果、実施例１〜９の全ての電極間接続構造体について、各接続部における抵抗上昇は１０％以下であり、良好な接続部が形成されていることが確認された。
【００７８】
［比較例］
配線基板の表面に形成された接着層に開口部を形成しない以外は実施例１と同様にしてフリップチップ接合を行い、本比較例の電極間接続構造体を得た。
【００７９】
このようなフリップチップ接合により形成された電極間接続構造体について、実施例１〜９と同様にして温度サイクル試験を行ったところ、各接続部について２０％の抵抗上昇が確認された。また、実施例１〜９と同様にして耐湿試験を行ったところ、温度サイクル試験と同様に、各接続部について３０％以上の抵抗上昇が確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１ａ〜１ｆは、本発明の第１の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法を利用したフリップチップ接合の一連の工程を表す概略断面図である。
【図２】
図２ａ〜２ｆは、本発明の第２の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法を利用したフリップチップ接合の一連の工程を表す概略断面図である。
【図３】
図３ａ〜３ｆは、本発明の第３の実施形態に係る電極間接続構造体形成方法を利用したフリップチップ接合の一連の工程を表す概略断面図である。
【図４】
図４は、半導体チップ同士を接続することにより得られる電極間接続構造体の概略断面図である。
【図５】
図５ａ〜５ｅは、従来の電極間接続構造体形成方法を利用したフリップチップ接合の一連の工程を表す概略断面図である。

Claims (9)

1. 表面に第１電極部を有する第１接続対象物に対して、開口部を有する接着層を、当該開口部から前記第１電極部が露出し、かつ、前記表面の少なくとも一部を覆うように形成する工程と、
   第２電極部を有する第２接続対象物を、前記第１接続対象物に対して、前記第１電極部と前記第２電極部が対向しつつ前記接着層が前記第２接続対象物に接するように配置する工程と、
   前記第１電極部および前記第２電極部が導体部を介して電気的に接続されるとともに前記接着層が硬化するように加熱処理を行う接続工程と、を含むことを特徴とする、電極間接続構造体の形成方法。
2. 前記接着層は、感光性を有する材料を用いて形成されている、請求項１に記載の電極間接続構造体の形成方法。
3. 前記接着層は、無機フィラーを含んでいる、請求項１に記載の電極間接続構造体の形成方法。
4. 前記導体部は、前記第１電極部または前記第２電極部の一方に予め形成された金属バンプであり、前記第１電極部と前記第２電極部との電気的接続は、当該バンプを介して行われる、請求項１に記載の電極間接続構造体の形成方法。
5. 前記バンプは、融点が８０〜４００℃である金属または合金である、請求項４に記載の電極間接続構造体の形成方法。
6. 前記バンプは、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ａｌ，Ａｕ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂからなる群より選択される素材により構成されている、請求項４に記載の電極間接続構造体の形成方法。
7. さらに、金属を含む金属ペーストを前記開口部に充填する充填工程を含んでおり、前記導体部は、前記金属ペーストが固化することにより形成される、請求項１に記載の電極間接続構造体の形成方法。
8. 前記導体部は、電気めっきおよび／または無電解めっきにより形成される、請求項１に記載の電極間接続構造体の形成方法。
9. 表面に第１電極部を有する第１接続対象物と、
   前記第１電極部に対向する第２電極部が設けられた第２接続対象物と、
   前記第１電極部と前記第２電極部とを接続する導体部と、
   前記第１接続対象物と前記第２接続対象物との間を充填するとともに、前記表面のほぼ全体を覆う接着層と、を備えることを特徴とする、電極間接続構造体。

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