JP2000183111A - 半導体素子の実装方法 - Google Patents

半導体素子の実装方法

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circuit board
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anisotropic conductive
semiconductor
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準市 岡元
Kazunari Tanaka
一成 田中
Hikari Fujita
光 藤田
Hideki Niimi
秀樹 新見
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    • H01L2924/35Mechanical effects
    • H01L2924/351Thermal stress
    • H01L2924/3511Warping

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種電子装置に使用される異方導電性接着剤
を用いた半導体素子の実装方法において、半導体素子や
回路基板の反りの発生を防ぎ、半導体素子のコーナー部
に配置された突起電極と、これに対向する回路基板の配
線電極との接続信頼性を向上する。 【解決手段】 半導体素子1の突起電極を異方導電性接
着剤3を介して対向する回路基板2の配線電極に熱圧着
により接続する際、回路基板2の半導体素子搭載位置以
外部を加圧し、且つ半導体素子1の上方からの圧着ツー
ル5により回路基板2に熱圧着する。これにより、半導
体素子1および回路基板2の反りをなくすことができ、
半導体素子1と回路基板の接続信頼性を向上することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ICなどの半導体
素子とガラス基板,セラミック基板,プリント基板など
の周辺回路基板との接続方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の実装形態は高密度,
高品質,薄型,軽量化が益々進行している。
【0003】この要求に応えるための、例えば液晶表示
装置における液晶駆動用LSIの実装方法では、フィル
ムキャリアのデバイスホールにLSI(チップ)を配設
し、Sn(錫)メッキされたインナーリードに、液晶駆
動用LSIに形成したバンプと呼ばれるAu(金)突起
電極をAu−Sn共晶により接続するTCP(Tape
Carrier Package)を用いてガラス基板
に間接的に接続するTAB(Tape Automat
ed Bonding)方式から、ガラス基板の配線電
極に半導体素子の突起電極を直接接続するCOG(Ch
ip On Glass)方式へと移行している。
【0004】COG方式における半導体素子の実装方法
は、半導体素子上に配設されたバンプと呼ばれるAu突
起電極と、対向するガラス基板の配線電極とを位置合わ
せして、異方導電性接着剤を介して熱圧着することによ
り接続が完了する。このときガラス基板は平坦な石英ガ
ラス等のステージ上に載置され、位置合わせした半導体
素子を上方より人工ダイヤモンド等の材質からなる圧着
ツールにより押圧し、熱圧着していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような半導体素子の実装方法では、熱圧着完了後、半導
体素子および回路基板に反りが発生し、半導体素子の四
隅(コーナー部)に配置した突起電極と対向する回路基
板の配線電極との接続が確実に行われないという問題が
あった。したがって、従来ではコーナー部に突起電極を
意図的に配置しないようにしていた。
【0006】近年、半導体素子の多チャンネル化、コン
パクト化に伴いその形状が長寸化するとともに、更にコ
ーナー部にまで突起電極を必要とし、接続信頼性の向上
が要求されている。
【0007】コーナー部の接続信頼性が低下する原因は
いくつか挙げられるが、熱圧着による半導体素子および
回路基板の反りが主たる原因の一つであると考えられ
る。半導体素子および回路基板の反りによって、圧着完
了後の接続部は、異方導電性接着剤中に内部応力が保持
され、半導体素子のコーナー部ほど内部応力が大きくな
るためであると考えられる。
【0008】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るもので、半導体素子および回路基板の反りをなくすこ
とにより、熱圧着完了後の異方導電性接着剤中の内部応
力を低減し、半導体素子のコーナー部に配置された突起
電極と回路基板の配線電極との接続信頼性を向上すると
ともに、半導体素子外形形状の長寸化を実現可能にする
ようにした半導体素子の実装方法を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の請求項1に記載の発明は、複数個の突起電
極が配設された半導体素子を、異方導電性接着剤を介し
て回路基板上に直接接続するフリップチップ実装方法で
あって、前記半導体素子を回路基板上に熱圧着する際、
前記回路基板の半導体素子搭載位置以外の部分を加圧す
るとともに、半導体素子を上方から圧着ツールにより押
圧して熱圧着することを特徴とするものである。
【0010】これにより、熱圧着時の半導体素子および
回路基板の反りを低減することができ、したがって、異
方導電性接着剤中の内部応力を軽減し、半導体素子のコ
ーナー部に配置された突起電極の接続信頼性を向上する
ことができるとともに、半導体素子外形形状の長寸化を
実現可能にすることができる。
【0011】また、本発明の請求項2に記載の発明は、
請求項1における回路基板の半導体素子搭載位置以外の
部分の加圧部が、半導体素子長手方向の両端部より1.0
mm以内離れた部分とすることを特徴とするものであ
る。半導体素子の片端方向のみの加圧であれば、加圧の
バランスがくずれて基板の反りを抑制できず、また半導
体素子より1.0mm以上離れた部分を加圧しても同様
にその効果が薄く、基板の反り量を十分に抑制できな
い。
【0012】さらに、本発明の請求項3に記載の発明
は、請求項1における回路基板の半導体素子搭載位置以
外の部分の加圧力が、半導体素子に対する圧着ツールの
加圧力と略同じであることを特徴とするものである。圧
着ツールの加圧力よりも小さくても、また大きくても回
路基板に反りが発生する。略同じ加圧力であれば回路基
板に対する圧力はバランスが保たれ、反りをほとんど皆
無とし、異方導電性接着剤中の内部応力をなくすことが
できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0014】図1は、本発明の一実施の形態における半
導体素子の実装方法を示したものであり、ここでは、液
晶表示装置における半導体素子1(液晶表示駆動用LS
I)と回路基板2(液晶表示パネル)の圧着方法を示し
ている。すなわち、半導体素子1を回路基板2に実装す
る際には、予め回路基板2の表面に異方導電性接着剤3
を付着させ、半導体素子1の突起電極と、対向する回路
基板2の配線電極とを位置合わせして熱圧着する。この
とき二本の加圧用治具4が、回路基板2における半導体
素子1の長手方向両端部より0.5mm離れた所をそれ
ぞれ加圧するように設定し、圧着ツール5は、半導体素
子1をその上方から押圧するようにしている。圧着ツー
ル5の圧着面は、半導体素子1の形状に近似させてい
る。
【0015】これにより、熱圧着時は、位置合わせされ
た半導体素子1と回路基板2が2本の加圧用治具4およ
び半導体素子と近似した圧着面形状の圧着ツール5が同
時に下降する構造となり、圧着ツール5による加圧時に
半導体素子1および回路基板2が凹状に歪むのを、2本
の加圧用治具4で防止することができる。
【0016】図2(a)は、上記実装方法に従った熱圧
着完了後の半導体素子1と回路基板2を示したものであ
り、図2(b)は加圧用治具を有していない従来の実装
方法に従った熱圧着完了後の半導体素子1と回路基板2
を示したものである。
【0017】本発明による半導体素子の実装方法によれ
ば、熱圧着時に圧着ツール5により半導体素子1および
回路基板2が凹状に歪むということはなく、熱圧着完了
後の半導体素子1と回路基板2の反りを低減することが
できる。したがって、異方導電性接着剤3中の内部応力
が軽減でき、半導体素子1のコーナー部に配置された突
起電極7と回路基板2の配線電極8との接続信頼性が向
上する。
【0018】
【実施例】次に、本発明の具体的実施例を説明する。図
3は、液晶表示装置の外観を示したものである。なお、
半導体素子1と回路基板2との接続部は図2(a)を参
照されたい。
【0019】半導体素子1(液晶表示ドライバー)は液
晶表示駆動を行う機能を有し、半導体素子1の電極は、
Al(アルミニウム)電極上にバリアメタルを介して電
解メッキ法によって設けられたバンプと呼ばれるAu
(金)突起電極7とした。バリアメタルにはCr(クロ
ム)とCu(銅)を用いた。Au突起電極7のサイズは
45μm×64μmで高さを15μmとした。また、A
u突起電極7の硬度は約45Hvで、最小45μmピッ
チの千鳥配列とした。
【0020】回路基板2(液晶表示パネル)は7インチ
TFT型液晶表示パネルを用い、ソース用液晶表示ドラ
イバーは240チャンネルで12.2mm×1.8mmの
サイズのものを6個、ゲート用液晶表示ドライバーは2
44チャンネルで12.5mm×2.6mmのサイズのも
のを1個搭載した。配線電極8にはAlを用い、厚み約
0.3μmである。また、外部信号入力用のフレキシブ
ル基板9を端子部の中央付近に配置する設計とした。
【0021】異方導電性接着剤3は導電粒子6の分散量
が8000個/mm2で、導電粒子6の粒径は5μmのも
のを使用した。導電粒子6は金属粒子でも良いが導電性
ならびに弾性を有していることが望ましく、例えば、ジ
ビニルベンゼンを主成分とする架橋重合体(スチレン系
のプラスチック粒子)にNi(ニッケル)およびAu
(金)のメッキ層を形成したものがある。接着剤(バイ
ンダー)はエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化タイプの
ものを使用した。
【0022】まず、半導体素子1と回路基板2をガラス
ステージ上で位置合わせした後、加熱すると同時に加圧
し仮接続を行った。このとき接続温度125℃,接続加
重70MPa,接続時間3秒で実施した。また、このと
きの異方導電性接着剤3の硬化反応率は、DSC法で5
%以下であり、半導体素子1および回路基板2の反りは
発生していない。
【0023】次に、本発明による半導体素子の実装方法
に従って、図1に示した加圧用治具4および圧着ツール
5を同時に下降させ、本接続を行った。まずソース側か
ら行い、次いでゲート側を行った。加圧用治具4は半導
体素子1より0.5mm離れた場所を加圧するようにし
た。ソース側,ゲート側ともにこのときの圧着ツールの
圧着条件は接続温度190℃,接続加重150MPa,
接続時間10秒で実施した。また、このときの異方導電
性接着剤3の硬化反応率は、DSC法で95%以上であ
った。
【0024】図4は、図3中のA−Aにおける接続完了
後の半導体素子1および回路基板2の反り量を測定した
結果を示した。図4(a)は本発明における半導体素子
の実装方法による場合の測定結果を示し、図4(b)は
従来の半導体素子の実装方法による場合である。
【0025】測定は接触式の表面測定器を使用した。測
定結果より、図4(a)では、接続完了後も半導体素子
1および回路基板2の反りがほとんど皆無に等しく、し
かも半導体素子1のコーナー部に配置されたAu突起電
極7と対向する回路基板2のAl配線電極8との接続信
頼性が向上した。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接続完了後の半導体素子および回路基板の反りをなくす
ことができるとともに、異方導電性接着剤中の内部応力
を低減することができ、半導体素子のコーナー部に配置
された突起電極と対向する回路基板の配線電極との接続
信頼性を向上することができる。更には、半導体素子外
形形状の長寸化を実現可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における半導体素子の実
装方法を示す断面図
【図2】(a)は本発明の一実施の形態における半導体
素子の実装状態を示す断面図、(b)は従来の半導体素
子の実装状態を示す断面図
【図3】本発明の具体的実施例における液晶表示装置の
外観斜視図
【図4】(a)は本発明の具体的実施例における半導体
素子および回路基板の反り量を示す図、(b)は従来方
法における半導体素子および回路基板の反り量を示す図
【符号の説明】
1 半導体素子(液晶表示駆動用LSI) 2 回路基板(液晶表示パネル) 3 異方導電性接着剤 4 加圧用治具 5 圧着ツール 6 導電粒子 7 突起電極(Au) 8 配線電極(Al) 9 フレキシブル基板 10 ステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 光 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 新見 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F044 LL09 PP16 PP19 QQ01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個の突起電極が配設された半導体素
    子を、異方導電性接着剤を介して回路基板上に直接接続
    するフリップチップ実装方法であって、前記半導体素子
    を回路基板上に熱圧着する際、前記回路基板の半導体素
    子搭載位置以外の部分を加圧するとともに、半導体素子
    を上方から圧着ツールにより押圧して熱圧着することを
    特徴とする半導体素子の実装方法。
  2. 【請求項2】 回路基板の半導体素子搭載位置以外の部
    分の加圧部は、半導体素子長手方向の両端部より1.0m
    m以内離れた部分とすることを特徴とする請求項1記載
    の半導体素子の実装方法。
  3. 【請求項3】 回路基板の半導体素子搭載位置以外の部
    分の加圧力は、半導体素子に対する圧着ツールの加圧力
    と略同じであることを特徴とする請求項1記載の半導体
    素子の実装方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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