JP2000100871A - 半導体チップの実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップの主面に形成された回路素子を
保護するとともに、半導体チップの小型化・多機能化に
ともなう種々の弊害を回避しつつ十分な機械的強度をも
って所定の接続対象物に半導体チップを実装する。 【解決手段】 半導体チップ３の端子部３１と所定の実
装対象物１の端子部１１とが互いに対向配置されてこれ
らの端子部１１，３１の間が接続された半導体チップ３
の実装構造において、上記半導体チップ３の端子部形成
面３０と上記実装対象物１の端子部形成面２Ａとの間
を、絶縁性を有する樹脂成分４０内に導電成分４１を分
散させた構造を有する異方性導電接着材４の上記樹脂成
分４０によって機械的に接続し、上記半導体チップ３の
端子部３１と上記実装対象物１の端子部１１との間をこ
れらの端子部１１，３１の間に介在する上記導電成分４
１によって電気的に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、所定の実装対象
物への半導体チップの実装構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】所定の配線パターンが形成された回路基
板などに半導体チップ（ベアチップ）などの電子部品を
実装する場合には、従来よりハンダリフローの手法が採
用されている。この方法では、電子部品の端子部または
回路基板に形成された端子部に予めクリームハンダを塗
布しておき、電子部品を回路基板に載置した状態でハン
ダを再溶融・固化させることによって電子部品が回路基
板に実装される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
チップなどの電子部品においては、端子部が形成された
面（主面）に回路素子が一体的に造り込まれているた
め、ハンダによって電子部品と回路基板とを接続した後
に、樹脂などによって電子部品と回路基板の間の空間を
充填して回路素子を保護する必要が生じる。また、電子
部品の小型化および多機能化にともない、たとえば半導
体チップに形成される回路素子が複雑化・細密化の傾向
にあることから、半導体チップに形成される各端子部が
微細化し、各端子部が極めて近接して形成される傾向に
ある。このため、半導体チップと回路基板などとの間の
接続面積が小さいため、ハンダのみでは電子部品と回路
基板との間の機械的な接続強度を維持するのが困難な場
合がある一方で、機械的な接続強度を高めるべく比較的
に多量のハンダを使用した場合には隣接する端子部どう
してが溶融したハンダによって接触してしまうといった
不具合も生じ得る。

【０００４】本願発明は、上記した事情のもとで考え出
されたものであって、半導体チップの主面に形成された
回路素子を保護するとともに、半導体チップの小型化・
多機能化にともなう種々の弊害を回避しつつ十分な機械
的強度をもって所定の接続対象物に半導体チップを実装
することをその課題としている。

【０００５】

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。すなわち、本願発明
により提供される半導体チップの実装構造は、半導体チ
ップ端子部と所定の実装対象物の端子部とが互いに対向
配置されてこれらの端子部の間が接続された半導体チッ
プの実装構造であって、上記半導体チップの端子部形成
面と上記実装対象物の端子部形成面との間が、絶縁性を
有する樹脂成分内に導電成分を分散させた構造を有する
異方性導電接着材の上記樹脂成分によって機械的に接続
されているとともに、上記半導体チップの端子部と上記
実装対象物の端子部との間がこれらの端子部の間に介在
する上記導電成分によって電気的に接続されていること
を特徴としている。なお、上記異方性導電接着剤として
は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂からなる樹脂成分
内にボール状とされた導電成分が分散されたものが好適
に採用される。

【０００６】上記実装構造では、上記半導体チップと上
記実装対象物との間の接続に異方性導電接着材に採用す
ることによって、上記半導体チップの端子部と上記実装
対象物の端子部との間に導電成分が介在して電気的に接
続されていると同時に、上記実装対象物と上記半導体チ
ップとの間が樹脂成分によって機械的に接続されてい
る。上記半導体チップにおける端子部形成面には、回路
素子が一体的に造り込まれていることから、各端子部形
成面の間が上記樹脂成分によって機械的に接続されてい
れば、上記樹脂成分によって回路素子が封止されて回路
素子が保護されていることになる。このため、従来のよ
うなハンダにより実装対象物の端子部と半導体チップの
端子部との間が接続された構造のように、回路素子を保
護すべく半導体チップの端子部形成面と実装対象物の端
子部形成面の間に改めて樹脂などを介在させる必要はな
い。しかも、接着成分としての上記樹脂成分によって半
導体チップと実装対象物との間の機械的な強度が十分に
確保されており、たとえ半導体チップの多機能化・小型
化にともなう端子部の近接化および小型化により実装対
象物と半導体チップとの間の接続面積が低減する場合に
も十分に対応することができる。

【０００７】また、上記実装対象物と上記半導体チップ
のそれぞれの端子部の間の電気的な接続が導電成分によ
って実現されている。この導電成分は、粒子径がたとえ
ば５μｍ程度もしくはそれ以下のボール状、あるいは直
径が５μｍ程度もしくはそれ以下の繊維状とされる。こ
のため、半導体チップや実装対象物における隣接する端
子部の間に導電成分が存在したとしても、隣接する端子
部の双方に導電成分が接触することはなく、ハンダを使
用した実装構造のように隣接する端子部どうしが電気的
に接触してしまうことを懸念する必要はない。このこと
は、半導体チップの多機能化・小型化にともなって半導
体チップに形成された複数の端子部どうしが極めて隣接
して形成されたとしても同様である。このように、本願
発明では、半導体チップの小型化、回路素子の微細化に
対応した実装構造が提供される。

【０００８】ところで、上記半導体チップは、たとえば
大部分がシリコンなどの素材によって形成されている
が、実装対象物は必ずしも半導体チップと同一の素材に
よって形成されているとは限らない。半導体チップを実
装対象物に実装するときに半導体チップが加熱される場
合や半導体チップを駆動させたときの熱などによって半
導体チップや実装対象物は熱膨張するが、それぞれの熱
膨張量は素材の相違に起因して異なったものとなる。こ
のとき、半導体チップと実装対象物との間に応力が作用
するが、この応力の大きさはそれぞれの膨張量の差に依
存している。本願発明の実装構造では、半導体チップと
実装対象物の間に異方性導電接着材（樹脂成分）が介在
しているため、上記樹脂成分として加熱時の膨張量が半
導体チップと実装対象物の中間程度のもの使用した場合
には加熱時に作用する応力を緩和することができる。

【０００９】なお、上記実装対象物としては、半導体チ
ップや回路基板なとが挙げられるが、これらには限定さ
れない。すなわち、上記実装対象物としては、一面側お
よび他面側に第１導電パターンおよび第２導電パターン
がそれぞれ形成された中間基板であってもよい。好まし
くは、この中間基板には、上記第１導電パターンは、上
記半導体チップの複数の端子部にそれぞれ対応して形成
された複数の端子部を有しており、上記第２導電パター
ンは、上記実装対象物および半導体チップが積層される
積層対象物の複数の端子部に対応してそれぞれ形成され
た複数の端子部を有しており、上記第１導電パターンの
各端子部と、これと対応する上記第２導電パターンの各
端子部とがそれぞれ導通している。

【００１０】このように、本願発明の技術思想は、半導
体チップを他の半導体チップや回路基板などの積層対象
物に実装対象物としての中間基板を介在させた状態で半
導体チップを積層する場合において、上記中間基板に対
する半導体チップの実装構造として採用することができ
る。

【００１１】ところで、異方性導電接着材を用いて半導
体チップを実装対象物に実装した場合には、半導体チッ
プと実装対象物との間の機械的に接続は主として樹脂成
分によって維持されている。この樹脂成分としては、熱
硬化性樹脂などが好適に採用されるが、樹脂成分を所定
温度以上に加熱した場合には樹脂成分が軟化して機械的
な強度が弱められるため、この状態では半導体チップを
実装対象物から容易に剥離することができる。しかも、
異方性導電接着材を用いて半導体チップを実装する場合
には、半導体チップや実装対象物の端子部が平坦面とさ
れていなくとも各端子部の間に導電成分を介在させて良
好に電気的な接続を図ることができる。したがって、た
とえ半導体チップを実装対象物から剥離したときに導電
成分が付着するなどして各端子部が平坦面とされていな
くとも、再び異方性導電接着材を用いて剥離した半導体
チップあるいは新たな半導体チップを実装対象物に実装
することができる。このように、本願発明の半導体チッ
プの実装構造では、リペア性が向上するといった利点が
得られる。とくに、半導体チップを中間基板を介在させ
て回路基板に実装した場合において、故障した半導体チ
ップの取り替えが必要になったとすれば、故障した半導
体チップのみを中間基板から剥離し、正常な半導体チッ
プを改めて中間基板に良好な接続状態を確保しつつ実装
することができるといった利点が得られる。

【００１２】また、半導体チップを直接的に回路基板に
積層する場合を考えれば、回路基板に形成される端子部
は、半導体チップの主面側に形成された端子部に対応さ
せて形成する必要がある。このため、半導体チップが小
型化および多機能化して比較的に小さい多数の端子部が
それぞれ極めて近接して形成された場合には、回路基板
にも比較的に小さい多数の端子部を極めて近接させて形
成する必要が生じる。ところが、中間基板を採用した場
合には、回路基板などの積層対象物に形成される端子部
を比較的に大きくすることができ、しかもそれぞれの端
子部をさほど近接させて形成する必要はない。すなわ
ち、上記第２導電パターンは、上記第１導電パターンに
導通するとともに上記積層対象物に形成された各端子部
に対応して形成される必要はあるが、上記半導体チップ
の各端子部の大きさや配置には制約を受けない。このた
め、回路基板に形成される多数の端子部のそれぞれを比
較的に大きくし、しかも各端子部の配置を半導体チップ
に形成された多数の端子部の配置よりも離散的としても
問題が生じない。

【００１３】本願発明のその他の特徴および利点は、添
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態を図面を参照して具体的に説明する。図１は、本願
発明に係る半導体チップの実装構造を説明するための断
面図、図２は、図１に表された半導体チップを裏面側か
ら見た全体斜視図、図３は、図１に表された中間基板を
裏面側から見た全体斜視図、図４は、上記実装構造を分
解した状態を表す斜視図である。

【００１５】本実施形態では、図１および図２に示した
ように回路基板１に中間基板２を介して半導体チップ３
を実装した構造において、半導体チップ３と中間基板２
との間に本願発明に係る半導体チップの実装構造が採用
された場合について説明する。すなわち、上記半導体チ
ップ３と上記中間基板２との間が異方性導電接着材４を
介して機械的かつ電気的に接続されている。

【００１６】上記半導体チップ３は、たとえばＩＣチッ
プやＬＳＩチップなどのベアチップであり、主面３０側
の中央部に集中して回路素子（図示略）が一体的に造り
込まれている。半導体チップ３の主面３０の周縁部には
さらに、図２および図３に示したように回路素子を導通
するようにして複数の端子部３１，…が形成されてい
る。各端子部３１は、回路素子と同時に形成された端子
パッド（図示略）上に金メッキを施すなどしてバンプ状
に形成されている。

【００１７】上記回路基板１は、半導体チップ３やチッ
プ抵抗器などの電子部品を実装して所定の用途に使用す
るものであり、たとえばガラスエポキシ製の基材１０の
表面に回路パターン（図示略）が形成され、図２に示し
たように回路パターンと導通するようにして各電子部品
用に複数の端子部１１，…が形成されている。なお、図
２においては、半導体チップ３が実装される領域のみが
表されており、半導体チップ３の端子部３１，…と同数
の端子部１１，…が形成されている。回路基板１の各端
子部１１は、回路パターンと同時に形成される端子パッ
ド（図示略）上に金メッキを施すなどしてバンプ状に形
成されているが、半導体チップ３の各端子部３１に比較
して回路基板１の各端子部１１は、比較的に離散して形
成されている。

【００１８】上記中間基板２は、図１、図２および図４
に示したように、たとえばポリイミド樹脂などの絶縁性
基材２０の一面２０Ａおよび他面２０Ｂに第１導電パタ
ーン２１および第２導電パターン２２がそれぞれ形成さ
れた構成とされている。第１導電パターン２１は、上記
半導体チップ３の各端子部３１に対応して形成された複
数の端子部２１ａ，…からなる。これらの端子部２１ａ
の一部は、半導体チップ３の各端子部３１と直接接続さ
れる領域から中間基板２の中心または周縁に向けて延び
る形状とされており、これにより第１導電パターン２１
の各端子部２１ａが回路基板１の各端子部１１と対応し
たものとされている。第２導電パターン２２は、回路基
板１の各端部１１に対応して形成された複数の端子部２
２ａ，…からなり、第１導電パターン２１の端子部２１
ａと第２導電パターン２２の端子部２２ａとがそれぞれ
同数とされている。そして、第１導電パターン２１の各
端子部２１ａは、対応する第２導電パターン２２の各端
子部２２ａと導通している。具体的には、図１に良く表
れているように、絶縁性基材２０には、第１および第２
導電パターン２１，２２のそれぞれの各端子部２１ａ，
２２ａに繋がる貫通孔２３，…が複数形成されており、
これらの貫通孔２３，…の内面が導電層とされ、この導
電層が各導電パターン２１，２２のそれぞれの端子部２
１ａ，２２ａと導通接続されて、第１および第２導電パ
ターン２１，２２のそれぞれの各端子部２１ａ，２２ａ
が導通している。

【００１９】なお、第１導電パターン２１および第２導
電パターンは、絶縁性基材２０の一面２０Ａおよび他面
２０Ｂにそれぞれ蒸着やスパッタリングなどの公知の手
法によって銅被膜を形成した後に、各端子部２１ａ，２
２ａとなるべき領域を残すようにしてエッチング処理を
施すことによって形成される。

【００２０】上記したように、半導体チップ３と中間基
板２とは異方性導電接着剤４を介して機械的かつ電気的
に接続されている。異方性導電接着材４は、エポキシ樹
脂などの熱硬化性樹脂からなる樹脂成分４０内に、球状
とされた導電成分４１を分散させた形態を有している。
導電成分４１は、樹脂ボールの表面にニッケルや金など
によってメッキが施されて導電性が付与され、あるいは
金属によりボール状とされており、その粒子径はたとえ
ば５μｍもしくはそれ以下とされている。

【００２１】このような異方性導電接着材４を用いて半
導体チップ３を中間基板２に実装する場合には、半導体
チップ３と中間基板２と間に異方性導電接着材４介在さ
せた状態で樹脂成分４０を軟化させ、半導体チップ３を
中間基板２に対して押圧しつつ樹脂成分４０を熱硬化さ
せればよい。このとき、中間基板２における第１導電パ
ターン２１および半導体チップ３のそれぞれの端子部２
１ａ，３１の間に存在する軟化させられた樹脂成分４０
は、半導体チップ３を押圧することによって押し退けら
れ、各端子部２１ａ，３１の間には導電成分４１が選択
的に介在させられる。これにより、各端子部２１ａ，３
１の間が電気的に接続される。上記導電成分４１は、５
μｍ程度もしくはそれ以下の微細粒とされているとか
ら、半導体チップ３に形成される端子部３１が小型化お
よび微細化し、隣接する端子部３１，３１どうしが極め
て近接して形成されたとしても、ハンダを用いて半導体
チップ３を実装する場合のように隣接する端子部３１，
３１どうしが互いに電気的に接触してしまうこともな
い。すなわち、隣接する端子部３１，３１の間に導電成
分４１が存在したとしても、これらの端子部３１，３１
の双方に微細粒とされた導電成分が接触することはな
い。このようなことは、第１導電パターン２１の隣接す
る端子部２１ａ，２１ａについても同様である。

【００２２】一方、半導体チップ３の主面３０および中
間基板２の一面２０Ａの間には、熱硬化した樹脂成分４
０が介在しており、この樹脂成分４０によって半導体チ
ップ３の主面３０および中間基板２の一面２０Ａの間が
機械的に接続される。この状態においては、半導体チッ
プ３の主面３０が樹脂成分４０によって覆われているこ
とから、半導体チップ３の主面３０に一体的に形成され
た回路素子が樹脂成分４０によって保護されることとな
る。

【００２３】中間基板２と回路基板１とは、たとえばハ
ンダによって接続されている。具体的には、中間基板２
の第２導電パターン２２の各端子部２２ａまたは回路基
板１の各端子部１１に予めクリームハンダを塗布してお
き、この状態において回路基板１上に半導体チップ３が
実装された中間基板２を載置して加熱炉に搬入してハン
ダを再溶融させることによって中間基板２の第２導電パ
ターン２１および回路基板の各端子部２２ａ，１１の間
が電気的に接続される。もちろん、中間基板２および回
路基板１との間の接続に異方性導電接着材４を使用して
もよい。

【００２４】第１導電パターン２１の各端子部２１ａ
は、第２導電パターン２２の各端子部２２ａと導通して
いることから、上記したように半導体チップ３を中間基
板２に導通接続するとともに中間基板２を回路基板１に
導通接続すれば、半導体チップ３が回路基板１に導通接
続されることになる。本実施形態のように、表裏の異な
る導電パターン２１，２２が形成された中間基板２を介
在させれば、回路基板１の各端子部１１を半導体チップ
３の各端子部３１よりも離散的に配置形成することがで
きる。したがって、たとえ半導体チップ３に形成される
端子部３１が小型化および微細化し、隣接する端子部３
１どうしが極めて近接して形成されたとしても、半導体
チップ３を回路基板１に良好に実装することができる。

【００２５】また、異方性導電接着材４を用いて半導体
チップ３を中間基板２に実装した場合には、半導体チッ
プ３と中間基板２との間の機械的な接続は主として異方
性導電接着材４の樹脂成分４０によって維持されてい
る。この樹脂成分４０としては、熱硬化性樹脂などが好
適に採用されることから、樹脂成分４０を所定温度以上
に加熱した場合には樹脂成分４０が軟化して機械的な強
度が弱められるため、この状態では半導体チップ３を中
間基板２から容易に剥離することができる。しかも、異
方性導電接着材４を用いて半導体チップ３を実装する場
合には、半導体チップ３の各端子部３１や中間基板２の
第１導電パターンの２１ａが平坦面とされていなくとも
各端子部３１，２１ａの間に導電成分４１を介在させて
良好に電気的な接続を図ることができる。したがって、
たとえ半導体チップ３を中間基板２から剥離したときに
導電成分４１が付着するなどして各端子部２１ａ，３１
が平坦面とされていなくとも、再び異方性導電接着材４
を用いて剥離した半導体チップ３あるいは新たな半導体
チップ３を中間基板２に実装することができる。このよ
うに、本願発明の半導体チップの実装構造では、リペア
性が向上するといった利点が得られる。とくに、半導体
チップ３を中間基板２を介在させて回路基板１に実装し
た場合において、故障した半導体チップ３の取り替えが
必要になったとすれば、故障した半導体チップ３のみを
中間基板２から剥離し、正常な半導体チップ３を改めて
中間基板２に良好な接続状態を確保しつつ実装すること
ができるといった利点が得られる。

【００２６】なお、本実施形態においては、中間基板２
に対する半導体チップ３の実装構造において本願発明が
適用された場合について説明したが、本願発明の技術思
想は半導体チップを回路基板上に直接実装する場合や他
の半導体チップ上に実装する場合についても適用可能で
あるのはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る半導体チップの実装構造を説明
するための断面図である。

【図２】図１に表された半導体チップを裏面側から見た
全体斜視図である。

【図３】図１に表された中間基板を裏面側から見た全体
斜視図である。

【図４】上記実装構造を分解した状態を表す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 回路基板 ２ 中間基板（実装対象物としての） ２０Ａ 一面（中間基板の） ２０Ｂ 他面（中間基板の） ２１ 第１導電パターン（中間基板の一面側に形成され
た） ２１ａ 端子部（第１導電パターンを構成する） ２２ 第２導電パターン（中間基板の一面側に形成され
た） ２２ａ 端子部（第２導電パターンを構成する） ３ 半導体チップ ３０ 主面（半導体チップの端子形成面としての） ３１ 端子部（半導体チップの） ４ 異方性導電接着材 ４０ 樹脂成分（異方性導電接着材の） ４１ 導電成分（異方性導電接着材の）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップ端子部と所定の実装対象物
   の端子部とが互いに対向配置されてこれらの端子部の間
   が接続された半導体チップの実装構造であって、 上記半導体チップの端子部形成面と上記実装対象物の端
   子部形成面との間が、絶縁性を有する樹脂成分内に導電
   成分を分散させた構造を有する異方性導電接着材の上記
   樹脂成分によって機械的に接続されているとともに、上
   記半導体チップの端子部と上記実装対象物の端子部との
   間がこれらの端子部の間に介在する上記導電成分によっ
   て電気的に接続されていることを特徴とする、半導体チ
   ップの実装構造。
2. 【請求項２】 上記実装対象物は、一面側および他面側
   に第１導電パターンおよび第２導電パターンがそれぞれ
   形成された中間基板であり、かつ、 上記第１導電パターンは、上記半導体チップの複数の端
   子部にそれぞれ対応して形成された複数の端子部を有し
   ており、上記第２導電パターンは、上記実装対象物およ
   び半導体チップが積層される積層対象物の複数の端子部
   に対応してそれぞれ形成された複数の端子部を有してお
   り、上記第１導電パターンの各端子部と、これと対応す
   る上記第２導電パターンの各端子部とがそれぞれ導通し
   ている、請求項１に記載の半導体チップの実装構造。