JP2000332391A - Icチップの接続方法 - Google Patents
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Abstract
熱を行い、基板の伸び量とICチップの伸び量の差を極
小にすることによって反りやクラック等の変形を低減
し、接続信頼性の向上が可能な接続方法を提供すること
を提供すること。 【解決手段】回路基板とICチップの接続電極間に、熱
により初期流動性を有する熱硬化性絶縁性接着剤からな
る接続部材を配置し、相対峙した電極間を加熱加圧する
ことにより電極同士の電気的接続と部品間の固着をする
ことからなる接続方法において、回路基板とICチップ
のそれぞれを所定の温度で加熱することにより、回路基
板の伸び量とICチップの伸び量の差を極小にする。
Description
回路基板(ガラスやセラミック等の無機基板、ポリイミ
ドやポリエステルフィルム等の有機基板、ガラスと有機
材との複合材等)に接続する際の接続方法に関する。
れらに用いる回路は高密度化、高精細化している。この
ような電子部品と微細電極の接続は、従来のハンダやゴ
ムコネクタ等では対応が困難であることから、最近では
分解能に優れた接続部材が多用されている。この接続部
材は、短時間硬化が可能で分子構造上接着性に優れたエ
ポキシ系接着剤に硬化剤を添加してなる絶縁性接着剤中
に、導電粒子等の導電材料を所定量含有した絶縁性接着
剤が用いられている。また、これら導電材料を含有せず
に絶縁性接着剤単独で電極同士の直接接触状態を固定維
持する方法も知られている。この導電材料を所定量含有
した絶縁性接着剤を用いて接続した場合、電子部品の電
極同士は導電材料を介して電気的に接続されることか
ら、電極の高さばらつき等による接続性低下の現象が発
生しにくいことから、好んで用いられている。一方、絶
縁性接着剤の単独使用による方法は、導電材料による隣
接電極間の短絡がなく、高精細接続が可能といった特徴
を有する。これらの接続部材を用いての接続方法は、電
子部品の電極と基板回路との間に接続部材を設け、電子
部品を専用治具等を用いて加熱、加圧の手段を講じるも
のである。例えば、液晶パネルのガラス電極基板とIC
チップの接続においては、まず接続部材がガラス基板上
に仮付けされる。その後、ICチップと基板の位置合わ
せが行われ、加熱、加圧の手段が講じられ接続される。
これにより両者の電極同士が電気的に接続されると共
に、隣接して形成されている電極同士には絶縁性が付与
され、ガラス基板とICチップとが接着固定される。
る液晶パネルのガラス電極基板とICチップの接続にお
いては、ICチップ側からの加熱が一般的である。この
加熱方法としては、ヒータを内蔵した金属やセラミック
等の加熱治具(圧着ヘッド)を用いたり、熱風加熱によ
る方法が一般的である。このときの加熱温度は、接続部
材が架橋硬化反応する120〜240℃程度になるよう
に設定され、この状態で4〜40秒程度保持される。こ
のとき、ICチップを介して熱を伝導させるために熱的
損失が大きく、ICチップと接続部材さらには基板との
間に温度差が生じてしまう。このため、ICチップの伸
び量と基板の伸び量に差が生じてしまい、接続部への応
力集中による接続信頼性の低下や、反りやクラック等の
問題が発生する。
ので、相対峙した回路基板とICチップの双方から加熱
を行い、回路基板の伸び量とICチップの伸び量の差を
極小にすることによって反りやクラック等の変形を低減
し、接続信頼性の向上が可能な接続方法を提供すること
を目的とするものである。
基板とICチップの接続電極間に、熱により初期流動性
を有する熱硬化性絶縁性接着剤からなる接続部材を配置
し、相対峙した電極間を加熱加圧することにより電極同
士の電気的接続と部品間の固着をすることからなる接続
方法において、相対時する回路基板とICチップのそれ
ぞれを所定の温度で加熱することにより、回路基板の伸
び量とICチップの伸び量の差を極小にすることを特徴
とするICチップの接続方法に関する。
ら詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例を説明す
る接続方法の断面模式図である。この接続方法は、回路
基板1の電極とICチップ2のバンプ間に接続部材3を
設けてなる接続体を圧着ステージ4上に置き、圧着ヘッ
ド5を用いて加熱、加圧の手段を講じるものである。図
2に示すように上下に配した圧着ヘッドを用いて加熱、
加圧してもよい。また、図示していないが、加熱源とし
て熱風を用いてもよい。圧着ヘッド5の材質としては、
金属やセラミック等があり、併設されているヒータによ
り任意の温度設定が可能となっている。また、空気圧等
の利用により任意に圧力設定が可能となっている。圧着
ステージ4の材質としては、ガラス、金属、セラミック
等があり、併設されているヒータにより任意の温度設定
が可能となっている。
剤6単独からなる。あるいは、図4に示すように導電材
料7を含有した絶縁性接着剤6からなり、このものは加
圧方向に導電性を有している。さらには図5に示すよう
に導電材料7と絶縁性接着剤6とからなる導電性接着剤
層の少なくとも片面に絶縁性接着剤6’が形成してなる
多層接続部材でもよい。また、図示していないが、絶縁
性接着剤は導電性接着剤層の両面に形成してもよい。導
電材料としては、Au、Ag、Pt、Ni、Cu、W、
Sb、Sn、はんだ等の金属粒子やカーボン等があり、
またこれらの導電粒子を核材とするか、あるいは非導電
性のガラス、セラミック、プラスチック等の高分子から
なる核材に前記の材質からなる導電層を被覆形成したも
のでもよい。さらに導電材料を絶縁層で被覆してなる絶
縁被覆粒子や、スペ−サ−としての絶縁粒子を併用して
もよい。
上、好ましくは多数個の粒子を確保するために小粒径粒
子が好適であり、0.5〜15μmが好ましく、2〜8
μmがさらに好ましい。導電粒子の充填量は、高精細な
回路電極に対する導通性と絶縁性を確保するために、絶
縁性接着剤中に25体積%未満とするのが好ましい。絶
縁性接着剤は、熱により初期流動して低粘度化し、引き
続き硬化性を示す材料が広く適用でき、これらは、接続
後の耐熱性や耐湿性に優れることから熱硬化性材料の適
用が好ましい。中でもエポキシ系接着剤は、短時間硬化
が可能で接続作業性が良く、分子構造上接着性に優れる
等の特徴から好ましく適用できる。エポキシ系接着剤
は、例えば高分子量のエポキシ、固形エポキシと液状エ
ポキシ、ウレタンやポリエステル、アクリルゴム、NB
R、ナイロン等で変性したエポキシ樹脂を主成分とし、
硬化剤や触媒、カップリング剤、充填剤等を添加してな
るものが一般的である。
するため潜在性硬化剤であることが好ましい。本発明で
いう潜在性硬化剤とは、反応性樹脂(例えばエポキシ樹
脂)との共存性を有し、所定の温度下で急速硬化するも
のをいう。かかる潜在性硬化剤としては各種の硬化剤成
分をマイクロカプセル化したものが市販されている。ま
た接着剤の活性化温度温度は、接着剤の主成分である反
応性樹脂と潜在性硬化剤との共存下での活性化温度で表
すことができる。活性化温度は、反応性樹脂と潜在性硬
化剤との共存混合試料3mgをDSC(Differential S
canning Calorimeter 示差走差型熱量計)を用い、10
℃/分で常温(30℃)から250℃まで上昇させたと
きの発熱量の最大を示すピーク温度とする。また、本発
明における接続部材の活性化温度は、ICチップの伸び
量と基板の伸び量を考慮すると50〜200℃の範囲に
あることが好ましい。
ICチップのそれぞれを所定の温度で加熱することによ
り、基板の伸び量とICチップの伸び量の差を極小にす
ることを特徴とする。ここでの接着部材の粘度は、図6
に示すように接続部材が圧着ツールにより加熱加圧され
(a)、低粘度化に伴い接着剤が流動し、電極間の導通
が確保された状態(b:本発明の最低粘度)を示し、硬
化反応の進行により急激に粘度が上昇する。例えば、上
記のエポキシ系接着剤と潜在性硬化剤を用いて、130
〜240℃程度の温度で図1及び図2に示す方法により
圧着した場合、圧着後2〜10秒後に最低粘度の状態と
なる。回路基板とICチップの加熱温度は、熱膨張係数
(ガラス基板;約4.6ppm/℃、ガラス−エポキシ
基板;約14ppm/℃、ICチップ;約3ppm/
℃)、弾性率(ガラス基板;約68.6GPa、ガラス
−エポキシ基板;21GPa、ICチップ;約169.
8GPa)、厚み等を考慮し、基板の伸び量とICチッ
プの伸び量の差が極小になるように設定することが好ま
しい。さらには、回路基板への加熱効率を高めるため
に、圧着前に回路基板を予備加熱することが好ましい。
このとき、接続部材が付いた回路基板を用いる場合は、
接着剤の活性化温度以下で予備加熱をする必要がある。
これは、活性化温度以上の温度で予備加熱を行った場
合、接続部材の反応が進行してしまい、接続後の接続信
頼性を低下させてしまうためである。
基板とICチップのそれぞれを所定の温度で加熱するこ
とにより、基板の伸び量とICチップの伸び量の差を極
小にできることから、反り、クラック等の変形が低減で
きる接続方法を提供できる。また、本接続方法を用いる
ことにより、接続部への応力集中を緩和できることから
接続信頼性の向上が可能である。
れに限定されない。 実施例1 (1)接続部材の作製 フィルム形成材としてフェノキシ樹脂(高分子量エポキ
シ樹脂)とアミン系マイクロカプセル型潜在硬化剤を含
有する液状エポキシ樹脂(エポキシ等量185)の比率
を20/80とし、酢酸エチルの30%溶液を得た。こ
の溶液に対して、粒子径5μmのポリスチレン系粒子
に、Ni/Auの厚さ0.2/0.02μmの金属被覆
を形成した導電粒子を5体積%添加し、混合分散した。
この分散液をPET基材にロールコータを用いて連続的
に塗布し、80℃10分間乾燥した後、厚み20μmの
接続部材を得た。この接続部材の活性温度は135℃で
ある。また、130〜200℃の温度で図1及び図2に
示した方法により圧着した場合、圧着後約3秒後に最低
粘度の状態となる。 (2)接続 ICベアチップ上に高さ15μmの金めっきバンプを有
する評価用ICチップ(サイズ1.7×17mm、チッ
プ厚み0.55mm、バンプサイズ50×50μm)
と、ガラス基板(厚み0.7mm)上に、酸化インジウ
ム(厚み0.2μm、表面抵抗20Ω/□)の薄膜回路
を有する平面電極上との接続を行った。まず、前記接続
部材を2.0mm幅に裁断し、ガラス基板の電極上に貼
り付けた。次にPET基材セパレータを剥離した後、I
Cチップと基板の位置合わせを行いついで、図1に示す
方法を用いて圧着した。まず、接続部材が付いたガラス
基板を90℃に加熱した圧着ステージ上で30秒間予備
加熱を行った。次に、約150℃に加熱した圧着ヘッド
を用いて、ICチップ上から20秒間加熱加圧した。こ
のとき、接続部材料が最低粘度となる圧着後約3秒後に
おいて、ICベアチップ;150℃、接続部材;140
℃、ガラス基板;115℃であった。
電極を用いて接続を行った。まず、前記接続部材を2.
0mm幅に裁断し、ガラス基板の電極上に貼り付けた。
次に、PET基材セパレータを剥離した後、ICチップ
と基板の位置合わせを行いついで、図2に示す方法を用
いて圧着した。約150℃に加熱した上方の圧着ヘッド
を用いて、ICチップ上から20秒間加熱加圧した。同
時に、約130℃に加熱した下方の圧着ヘッドを用い
て、ガラス基板側から20秒加熱加圧した。このとき、
接続部材料が最低粘度となる圧着後約3秒後において、
ICチップ;150℃、接続部材;140℃、ガラス基
板;115℃であった。
た。このときの基板は、ガラスエポキシ基板(厚み0.
7mm)上に、銅回路電極(厚み18μm)を有するも
のを使用した。まず、前記接続部材を2.0mm幅に裁
断し、ガラスエポキシ基板の電極上に貼り付けた。次
に、PET基材セパレータを剥離した後、ICチップと
基板の位置合わせを行った。圧着は、図1に示す方法を
用いて行った。まず、接続部材が付いて基板を約5℃に
冷却した圧着ステージ上に30秒間載置した。次に約1
50℃に加熱した圧着ヘッドを用いて、ICチップ上か
ら20秒間加熱加圧した。このとき、接続部材料が最低
粘度となる圧着後約3秒後において、ICチップ;15
0℃、接続部材;135℃、ガラスエポキシ基板;40
℃であった。
電極を用いての接続を行った。まず、前記接続部材を
2.0mm幅に裁断し、ガラス基板の電極上に貼り付け
た。次に、PET基材セパレータを剥離した後、ICベ
アチップと基板の位置合わせを行いついで、図1に示す
方法を用いて圧着した。まず、接続部材が付いたガラス
基板を圧着ステージ上にセットした。このとき圧着ステ
ージは加熱しておらず約25℃である。次に約150℃
に加熱した圧着ヘッドを用いて、ICベアチップ上から
20秒間加熱加圧した。このとき、接続部材料が最低粘
度となる圧着後約3秒後において、ICベアチップ;1
50℃、接続部材;135℃、ガラス基板;70℃であ
った。
スエポキシ基板を用いて接続を行った。まず、前記接続
部材を2.0mm幅に裁断し、ガラスエポキシ基板の電
極上に貼り付けた。次に、PET基材セパレータを剥離
した後、ICチップと基板の位置合わせを行いついで、
図1に示す方法を用いて圧着した。まず、接続部材が付
いたガラス基板を圧着ステージ上にセットした。このと
き圧着ステージは加熱しておらず約25℃である。次に
約150℃に加熱した圧着ヘッドを用いて、ICベアチ
ップ上から20秒間加熱加圧した。このとき、接続部材
料が最低粘度となる圧着後約3秒後において、ICベア
チップ;150℃、接続部材;137℃、ガラスエポキ
シ基板;65℃であった。
て、接続体の最大反り量を評価した。評価方法は、表面
形状測定器(小坂研究所製 SE−3C)を用いて、I
Cチップ実装裏面における基板の最大反り量を測定し
た。得られた結果を表1に示す。この結果から明らかな
ように、本発明の接続方法を用いることにより、ICチ
ップと基板の反りを低減できることが分かった。
て、接続抵抗値を評価した。評価方法は、抵抗測定機を
用いて、バンプサイズ50×50μm当たりの接続抵抗
値を測定した。また、この接続体を高温高湿中(85℃
85%RH)に500h放置して、接続抵抗値の変化を
測定した。得られた結果を表2に示す。この結果から明
らかなように、本発明の接続方法を用いることにより、
高い接続信頼性が得られることが分かった。
路基板とICチップのそれぞれを所定の温度で加熱する
ことにより、回路基板の伸び量とICチップの伸び量の
差を極小にできることから、反り、クラック等の変形が
低減できる接続方法を提供できる。また、接続部への応
力集中を緩和できることから接続信頼性の向上が可能で
ある。さらに、接着剤の活性化温度以下で回路基板を加
熱することにより、量産性及び接続後の接続信頼性に優
れた接続方法を提供できる。
式図。
模式図。
Claims (3)
- 【請求項1】回路基板とICチップの接続電極間に、熱
により初期流動性を有する熱硬化性絶縁性接着剤からな
る接続部材を配置し、相対峙した電極間を加熱加圧する
ことにより電極同士の電気的接続と部品間の固着をする
ことからなる接続方法において、相対時する回路基板と
ICチップのそれぞれを所定の温度で加熱することによ
り、回路基板の伸び量とICチップの伸び量の差を極小
にすることを特徴とするICチップの接続方法。 - 【請求項2】回路基板の加熱温度を接着剤の活性化温度
以下とすることを特徴とする請求項1記載のICチップ
の接続方法。 - 【請求項3】接続前に回路基板を接着剤の活性化温度以
下で予備加熱することを特徴とする請求項1または2記
載のICチップの接続方法。
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JP2013211561A (ja) * | 2010-06-14 | 2013-10-10 | Hitachi Chemical Co Ltd | 回路接続用接着フィルム |
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1999
- 1999-05-21 JP JP14139599A patent/JP4378788B2/ja not_active Expired - Fee Related
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