JP2001043729A - 導電性粒子及びその製造方法、導電性接着剤、半導体装置の実装体、半導体パッケージの実装体、並びに、電子部品の実装体 - Google Patents

導電性粒子及びその製造方法、導電性接着剤、半導体装置の実装体、半導体パッケージの実装体、並びに、電子部品の実装体

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JP2001043729A JP11213425A JP21342599A JP2001043729A JP 2001043729 A JP2001043729 A JP 2001043729A JP 11213425 A JP11213425 A JP 11213425A JP 21342599 A JP21342599 A JP 21342599A JP 2001043729 A JP2001043729 A JP 2001043729A
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conductive material
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Yoshihiro Tomura
善広 戸村
Minehiro Itagaki
峰広 板垣
Tsutomu Mitani
力 三谷
Hiroteru Takezawa
弘輝 竹沢
Yoshihiro Bessho
芳宏 別所
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた導電性を有することは勿論のこと、耐
腐食性及び耐酸化性が良好であると共に、耐マイグレー
ション性にも優れた導電性粒子及びその製造方法、この
導電性粒子を用いてなる導電性接着剤、この導電性接着
剤を用いて構成される半導体装置の実装体、半導体パッ
ケージの実装体、並びに、チップやコンデンサである電
子部品の実装体を提供する。 【解決手段】 本発明にかかる導電性粒子１は、イオン
化傾向が低い第１導電性物質２の表面に、イオン化傾向
の高い第２導電性物質３が部分的に配設されていること
を特徴とする。そして、この際における導電性粒子１
は、イオン化傾向の高い第２導電性物質３の表面はイオ
ン化傾向が低い第１導電性物質２からなる被覆層で全面
的に被覆されており、この被覆層には第２導電性物質３
を部分的に露出させる開口部４が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐腐食性及び耐酸
化性が良好であると共に、耐マイグレーション性にも優
れた導電性粒子及びその製造方法、この導電性粒子を用
いてなる導電性接着剤、この導電性接着剤を用いて構成
される半導体装置の実装体、半導体パッケージの実装
体、並びに、チップやコンデンサである電子部品の実装
体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、この種の導電性粒子として
は、Ｃ、Ｃｕ、ＡｌやＡｇ、Ｐｄなどの貴金属、あるい
は、Ａｇメッキ複合粉などがあり、これら導電性粒子を
必要に応じて溶剤や添加剤を加えながら有機バインダに
分散させた導電性接着剤が周知となっている。そして、
このような導電性接着剤のうちでも金属を導電性粒子と
するものは導電性が良好であるため、高導電性及び高信
頼性が要求される通信などの産業用から民生用まで広い
範囲の電子機器で使用されている。
【０００３】また、近年における電子機器の小型化や薄
型化などに伴っては、半導体チップの高速化や高集積
化、多ピン化と同時に、半導体チップを回路基板に高密
度実装するための技術も進展してきているが、このこと
と相俟って開発されてきた種々様々な形状や構造の半導
体パッケージに対しても最適な導電性接着剤を提供する
ことが望まれている。なお、日経エレクトロニクス１９
９３年８−２号Ｎｏ．５８７のＰ９３〜９９には、各種
の半導体パッケージを紹介する『ＬＳＩパッケージ最前
線高密度実装を後押し』が掲載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の導電
性粒子はＡｇＰｄ（共沈、合金）やＡｇからなり、導電
性接着剤はＡｇＰｄなどからなる導電性粒子と樹脂とを
所定の比率で混ぜ合わせて作製されたものであり、この
導電性接着剤を使用したうえで半導体装置の突起電極と
端子電極とを電気的に接続するのが一般的となってい
る。しかしながら、このような導電性接着剤を使用して
いる際には、長時間にわたって電圧を印加し続ける湿中
放置を行った場合、導電性接着剤中の導電性粒子がイオ
ン化して陰極へと移動するマイグレーション現象が起こ
ることになり、陽極と陰極との端子電極間がショートす
る可能性がある。
【０００５】一方、導電性粒子として一般的なＣ、Ｃ
ｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇメッキ複合粉などのそれぞ
れには、以下のような不都合がある。すなわち、まず、
ＣｕやＮｉなどは安価であるものの酸化によって導電性
が低下し易いものであり、Ａｇは高価であるにも拘わら
ず電場中、特に、高温度下でＡｇマイグレーションを起
こし易くて絶縁不良を起こし易いものであることになっ
ている。そして、Ａｇメッキ複合粉には、剥離が発生し
易くてＡｇマイグレーションを起こし易いという不都合
がある。
【０００６】また、Ｃからなる導電性粒子を用いた導電
性接着剤には、良好な導電性が得られないという不都合
がある。ところで、特開昭５６−１５５２５９号公報な
どにおいて、ＣｕやＮｉとＡｇとを機械的に強制結合さ
せてなる合金粉を作製する方法も開示されているが、機
械的な強制結合である限りはＡｇマイグレーションを防
止する効果が乏しいという欠点を有することになってい
た。
【０００７】本発明はこれらの不都合に鑑みて創案され
たものであり、優れた導電性を有することは勿論のこ
と、耐腐食性及び耐酸化性が良好であると共に、耐マイ
グレーション性にも優れた導電性粒子及びその製造方
法、この導電性粒子を用いてなる導電性接着剤、この導
電性接着剤を用いて構成される半導体装置の実装体、半
導体パッケージの実装体、並びに、チップやコンデンサ
である電子部品の実装体を提供しようとするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
る導電性粒子は、イオン化傾向が低い第１導電性物質の
表面に、イオン化傾向の高い第２導電性物質が部分的に
配設されていることを特徴とする。本発明の請求項２に
かかる導電性粒子は請求項１に記載したものであり、イ
オン化傾向の高い第２導電性物質はイオン化傾向が低い
第１導電性物質内に埋設されており、この第１導電性物
質の表面には第２導電性物質が部分的に露出しているこ
とを特徴とする。
【０００９】本発明の請求項３にかかる導電性粒子は請
求項１に記載したものであり、イオン化傾向の高い第２
導電性物質の表面はイオン化傾向が低い第１導電性物質
からなる被覆層で全面的に被覆されており、この被覆層
には第２導電性物質を部分的に露出させる開口部が形成
されていることを特徴とする。本発明の請求項４にかか
る導電性粒子は請求項１〜３のいずれかに記載したもの
であって、イオン化傾向が低い第１導電性物質はＡｕ、
Ｐｔ、Ａｇ、ＡｇＰｄ、Ｃｕ、Ｎｉのうちから選択され
た金属であり、イオン化傾向の高い第２導電性物質は第
１導電性物質のいずれかと対比した際のイオン化傾向が
高いＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍ
ｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａのうちから選択された金属である
ことを特徴とする。
【００１０】本発明の請求項５にかかる導電性粒子は、
酸化され難くて電子を放出し難い第１導電性物質の表面
に、酸化され易くて電子を放出し易い第２導電性物質が
部分的に配設されていることを特徴とする。本発明の請
求項６にかかる導電性粒子は請求項５に記載したもので
あり、電子を放出し易い第２導電性物質は電子を放出し
難い第１導電性物質内に埋設されており、この第１導電
性物質の表面には第２導電性物質が部分的に露出してい
ることを特徴とする。
【００１１】本発明の請求項７にかかる導電性粒子は請
求項５に記載したものであって、電子を放出し易い第２
導電性物質の表面は電子を放出し難い第１導電性物質か
らなる被覆層で全面的に被覆されており、この被覆層に
は第２導電性物質が部分的に露出する開口部が形成され
ていることを特徴とする。本発明の請求項８にかかる導
電性粒子は請求項５〜７のいずれかに記載したものであ
って、電子を放出し難い第１導電性物質はＡｕ、Ｐｔ、
Ａｇ、ＡｇＰｄのうちから選択された金属であり、電子
を放出し易い第２導電性物質は第１導電性物質のいずれ
かと対比した際の電子の放出し易さが高いＣｕ、Ｓｎ、
Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａのう
ちから選択された金属であることを特徴とする。
【００１２】本発明の請求項９にかかる導電性粒子は、
貴金属である第１導電性物質の表面に、卑金属である第
２導電性物質が部分的に配設されていることを特徴とす
る。本発明の請求項１０にかかる導電性粒子は請求項９
に記載したものであって、卑金属である第２導電性物質
は貴金属である第１導電性物質内に埋設されており、こ
の第１導電性物質の表面には第２導電性物質が部分的に
露出していることを特徴とする。
【００１３】本発明の請求項１１にかかる導電性粒子は
請求項１０に記載したものであり、卑金属である第２導
電性物質の表面は貴金属である第１導電性物質からなる
被覆層で全面的に被覆されており、この被覆層には第２
導電性物質が部分的に露出する開口部が形成されている
ことを特徴とする。本発明の請求項１２にかかる導電性
粒子は請求項９〜１１のいずれかに記載したものであ
り、貴金属である第１導電性物質はＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、
ＡｇＰｄのうちから選択されたものであり、卑金属であ
る第２導電性物質はＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍ
ｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａのうちから選択されたものである
ことを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項１３にかかる導電性粒子は
請求項１〜１２のいずれかに記載したものであって、鱗
片状の外形を有していることを特徴とする。本発明の請
求項１４にかかる導電性粒子は請求項１〜１３のいずれ
かに記載したものであって、平均粒径が５μｍ以下とさ
れていることを特徴とする。
【００１５】本発明の請求項１５にかかる導電性粒子の
製造方法は請求項３、７、１１のいずれかに記載した導
電性粒子の製造方法であり、第２導電性物質の表面をレ
ジスト膜で全面的に被覆し、このレジスト膜に部分的な
開口部を形成する工程と、第１導電性物質をスパッタま
たはメッキする工程と、レジスト膜を全面的に除去する
工程とを含んでいることを特徴とする。本発明の請求項
１６にかかる導電性粒子の製造方法は請求項１５に記載
した導電性粒子の製造方法であり、レジスト膜の開口部
を形成する際には、レジスト膜の一部を引っ掻いて削り
取ることを特徴とする。
【００１６】本発明の請求項１７にかかる導電性粒子の
製造方法は請求項３、７、１１のいずれかに記載した導
電性粒子の製造方法であって、第２導電性物質の表面に
第１導電性物質をスパッタまたはメッキする工程と、加
熱された状態下で第１導電性物質に針状体を突き刺して
開口部を形成する工程とを含んでいることを特徴とす
る。本発明の請求項１８にかかる導電性粒子の製造方法
は請求項３、７、１１のいずれかに記載した導電性粒子
の製造方法であって、金属ウエハ上に導電性粒子の単体
に対応した大きさ毎に分割された第１導電性物質をパタ
ーン形成する工程と、第１導電性物質上に第２導電性物
質を重ねてパターン形成する工程と、第２導電性物質を
覆う感光性レジスト膜を形成する工程と、感光性レジス
ト膜を露光して第２導電性物質上の離間した位置毎に露
光レジスト部を残存させる工程と、露光レジスト部以外
の感光性レジスト膜を除去する工程と、第２導電性物質
の表面に第１導電性物質をスパッタまたはメッキする工
程と、露光レジスト部を除去する工程と、金属ウエハを
除去する工程とを含んでいることを特徴とする。
【００１７】本発明の請求項１９にかかる導電性粒子の
製造方法は、請求項１〜１４のいずれかに記載した導電
性粒子６８〜８４重量％と、絶縁性樹脂３．５〜１４重
量％と、溶剤１２〜２０重量％とを含んでいることを特
徴とする。本発明の請求項２０にかかる導電性粒子の製
造方法は、請求項１〜１４のいずれかに記載した導電性
粒子８５〜９５重量％と、絶縁性樹脂５〜１５重量％と
を含んでいることを特徴とする。本発明の請求項２１に
かかる半導体装置の実装体は、回路基板上に半導体装置
をフェースダウンで実装してなるものであって、半導体
装置の突起電極と回路基板の端子電極とが請求項１９ま
たは請求項２０に記載した導電性接着剤からなる接合層
を介して接合されており、かつ、半導体装置と回路基板
との間は絶縁性樹脂で封止されていることを特徴とす
る。
【００１８】本発明の請求項２２にかかる半導体パッケ
ージの実装体は、回路基板上に半導体パッケージを実装
してなる半導体パッケージの実装体であって、半導体パ
ッケージの裏面に形成された外部電極端子と回路基板に
形成された端子電極とが請求項１９または請求項２０に
記載した導電性接着剤からなる接合層を介して接合され
ていることを特徴とする。本発明の請求項２３にかかる
電子部品の実装体は、回路基板上に電子部品を実装して
なる電子部品の実装体であって、電子部品の両端に形成
された外部電極端子と回路基板の端子電極とが請求項１
９または請求項２０に記載した導電性接着剤からなる接
合層を介して接続されていることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明するが、まず、本発明にかかる導電性粒
子を実施の形態１、２で説明する。
【００２０】（実施の形態１）図１は本発明にかかる導
電性粒子の第１構成を示す断面図、図２はその第２構成
を示す断面図であり、図１及び図２中の符号１は導電性
粒子、２は第１導電性物質、３は第２導電性物質を示し
ている。
【００２１】本発明にかかる導電性粒子１は、イオン化
傾向が低い第１導電性物質２の表面に対してイオン化傾
向の高い第２導電性物質３が部分的に配設されているこ
とを特徴としており、具体的には、図１で第１構成を示
すように、イオン化傾向の高い第２導電性物質３がイオ
ン化傾向が低い球形状の第１導電性物質２内に埋設され
ており、埋設された第２導電性物質３の一部が第１導電
性物質２の表面に露出したものとなっている。また、こ
の際における導電性粒子１が、図２で示す第２構成のよ
うな鱗片（フレーク）状の外形を有するものであっても
よく、球形状または鱗片状のいずれとされた導電性粒子
１であっても、導電性接着剤を作製する都合上、その平
均粒径は５μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】そして、この際における第１導電性物質
２、つまり、イオン化傾向の低い第１導電性物質２は、
具体的にはＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、ＡｇＰｄ、Ｃｕ、Ｎｉの
うちから選択された金属であり、イオン化傾向の高い第
２導電性物質３は、第１導電性物質２のいずれかと対比
した際のイオン化傾向が高いＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａのうちから
選択された金属である。つまり、ここでは、第１導電性
物質２及び第２導電性物質３となる金属のそれぞれが相
対的なイオン化傾向に従ったうえで分類されており、例
えば、Ａｕと対比した場合におけるＣｕはイオン化傾向
が高いと分類される一方、Ｆｅと対比された場合のＣｕ
はイオン化傾向が低いと分類されている。
【００２３】ところで、本発明では、第１導電性物質２
がイオン化傾向の低いものであり、第２導電性物質３が
イオン化傾向の高いものであるとしているが、第１導電
性物質２が酸化され難くて電子を放出し難いものである
一方、第２導電性物質３が酸化され易くて電子を放出し
易いものであるとしてもよく、このような場合でも、具
体的には、図１で示した第１構成や図２で示した第２構
成が採用されている。そして、電子を放出し難い第１導
電性物質２は、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、ＡｇＰｄのうちから
選択された金属であり、電子を放出し易い第２導電性物
質３は、第１導電性物質２のいずれかと対比した際の電
子の放出し易さが高いものであるＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆ
ｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａのうちから選
択された金属であることとなっている。
【００２４】さらには、導電性粒子１を構成する第１導
電性物質２が貴金属であり、かつ、第２導電性物質３が
卑金属であってもよく、このような場合であっても、具
体的には、図１の第１構成や図２の第２構成が採用され
ることになっている。なお、この際には、貴金属である
第１導電性物質がＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、ＡｇＰｄのうちか
ら選択されたものであり、卑金属である第２導電性物質
がＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、
Ｃａのうちから選択されたものであるとされることにな
る。
【００２５】（実施の形態２）図３は本発明にかかる導
電性粒子の第３構成を示す断面図、図４はその第４構成
を示す断面図、図５はその変形例を示す断面図であり、
図１及び図２と同様、図３ないし図５中の符号１は導電
性粒子、２は第１導電性物質、３は第２導電性物質を示
している。
【００２６】本発明にかかる導電性粒子１は、イオン化
傾向が低い第１導電性物質２の表面にイオン化傾向の高
い第２導電性物質３が部分的に配設されていることを特
徴としており、具体的には、図３で示す第３構成のよう
に、イオン化傾向が高い球形状の第２導電性物質３の表
面がイオン化傾向の低い第１導電性物質２からなる被覆
層でもって全面的に被覆されており、かつ、この被覆層
に形成された開口部４から第２導電性物質３が露出した
ものとなっている。そして、この際には、図４で示す第
４構成のように、第１導電性物質２からなる被覆層の開
口部４に対し、第２導電性物質３を充填しておくことも
可能である。なお、ここでの導電性粒子１が図５で示す
ような鱗片状を有していてもよく、その平均粒径が５μ
ｍ以下であることが好ましいのは実施の形態１と同じで
ある。
【００２７】また、第１導電性物質２がＡｕ、Ｐｔ、Ａ
ｇ、ＡｇＰｄ、Ｃｕ、Ｎｉのうちから選択された金属で
あり、第２導電性物質３がＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆ
ｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａのうちから選
択された金属であることも実施の形態１と同様である。
さらに、第１導電性物質２が酸化され難くて電子を放出
し難いものである一方、第２導電性物質３が酸化され易
くて電子を放出し易いものである導電性粒子１や、第１
導電性物質２が貴金属である一方で第２導電性物質３が
卑金属である導電性粒子１であってもよいことも実施の
形態１と同じであり、ここでの詳しい説明は省略してい
るが、このような場合における第１導電性物質２及び第
２導電性物質３も実施の形態１と同様の金属であること
になっている。
【００２８】つぎに、本発明にかかる導電性粒子の製造
方法を、実施の形態３〜５で説明する。 （実施の形態３）図６は導電性粒子を製造する際に採用
される第１方法の手順を示す説明図であり、図中の符号
１は導電性粒子、２は第１導電性物質、３は第２導電性
物質を示している。なお、ここでは、導電性粒子１が鱗
片状を有するとしているが、球形状であってもよいこと
は勿論である。
【００２９】導電性粒子を製造する際の第１方法におい
ては、図６（ａ）で示すように、ボールミルなどを利用
して金属からなる第２導電性物質３、つまり、イオン化
傾向が高い金属、または、電子を放出し易い金属、ある
いは、卑金属である第２導電性物質３を機械的に変形さ
せることがまずもって実行される。そして、図６（ｂ）
で示すように、変形させられた第２導電性物質３の表面
上をレジスト膜１１でもって全面的に被覆した後、サン
ドブラストや超音波振動研磨（振動式ボールミル）や砥
粒入りボールミルなどを利用しながら、図６（ｃ）で示
すように、レジスト膜１１の一部を機械的に引っ掻いて
削り取ることによって開口部１１ａを形成したうえで洗
浄することが実行される。
【００３０】引き続き、図６（ｄ）で示すように、イオ
ン化傾向が低い金属、または、電子を放出し難い金属、
あるいは、貴金属である第１導電性物質２をスパッタま
たはメッキした後、第２導電性物質３の表面上に残存し
ているレジスト膜１１を全面的に除去してしまうと、第
２導電性物質３の表面が第１導電性物質２からなる被覆
層でもって全面的に被覆されており、かつ、この被覆層
に形成された開口部４から第２導電性物質３が露出した
鱗片状を有する導電性粒子１、つまり、図５で示したよ
うな導電性粒子１が製造されたことになる。なお、図示
していないが、第１導電性物質２をメッキすることによ
って第１導電性物質２からなる被覆層の開口部４に第２
導電性物質３を充填することも可能であり、この際にお
いて、必要ならば、導電性粒子１の表面を平滑化するた
めの研磨が実行される。
【００３１】（実施の形態４）図７は導電性粒子を製造
する際に採用される第２方法の手順を示す説明図であ
り、図中の符号１は導電性粒子、２は第１導電性物質、
３は第２導電性物質を示している。なお、ここでは、導
電性粒子１が鱗片状を有するとしているが、球形状であ
ってもよいことは勿論である。
【００３２】すなわち、この第２方法では、図７（ａ）
で示すように、ボールミルなどを利用して金属からなる
第２導電性物質３、つまり、イオン化傾向が高い金属、
または、電子を放出し易い金属、あるいは、卑金属であ
る第２導電性物質３を機械的に変形させることがまずも
って実行される。そして、引き続き、図７（ｂ）で示す
ように、第２導電性物質３の表面に第１導電性物質２、
つまり、イオン化傾向が低い金属、または、電子を放出
し難い金属、あるいは、貴金属である第１導電性物質２
をスパッタまたはメッキすることによって第１導電性物
質２からなる金属被膜（以下、被覆層という）を形成し
た後、図７（ｃ）で示すように、無酸化雰囲気中で加熱
しながら金属被膜１３を針状体１４で部分的に突き刺す
ことを実行する。
【００３３】その結果、第２導電性物質３の表面が第１
導電性物質２からなる被覆層でもって全面的に被覆され
ており、かつ、この被覆層に形成された開口部４から第
２導電性物質３が露出した鱗片状を有する導電性粒子
１、つまり、図５で示したような導電性粒子１が製造さ
れたことになる。なお、第１導電性物質２からなる被覆
層の開口部４を形成するに際し、導電性粒子１を振動さ
せるようにしてもよく、また、導電性粒子１を回転容器
に投入したうえで互いに擦りあわせるようにしてもよい
ことは勿論である。
【００３４】（実施の形態５）図８は導電性粒子を製造
する際に採用される第３方法の手順を示す説明図であ
り、図中の符号１は導電性粒子、２は第１導電性物質、
３は第２導電性物質を示している。なお、ここでは、導
電性粒子１が鱗片状を有するとしているが、球形状であ
ってもよい。
【００３５】本発明にかかる導電性粒子の製造手順で
は、まずもって金属ウエハ１５を用意したうえ、図８
（ａ）で示すように、この金属ウエハ１５上に導電性粒
子１の単体に対応した大きさ毎に分割された第１導電性
物質２、つまり、イオン化傾向が低い金属、または、電
子を放出し難い金属、あるいは、貴金属である第１導電
性物質２をパターン形成する。そして、第１導電性物質
２上に第２導電性物質３、つまり、イオン化傾向が高い
金属、または、電子を放出し易い金属、あるいは、卑金
属である第２導電性物質３からなる金属膜を形成したう
え、半導体プロセスでは一般的な方法、つまり、レジス
ト形成・パターン露光・レジスト除去からなる方法を採
用することにより、図８（ｂ）で示すように、第１導電
性物質２上に第２導電性物質３を重ねてパターン形成す
る。
【００３６】さらに、図８（ｃ）で示すように、第２導
電性物質３を覆う感光性レジスト膜１６を形成し、か
つ、図８（ｄ）で示すように、第２導電性物質３と対応
する位置毎に所定の開口パターン１７ａが形成されたマ
スク１７を感光性レジスト膜１６の上方に配置した後、
このマスク１７を介したうえで感光性レジスト膜１６を
露光する。そして、図８（ｅ）で示すように、感光性レ
ジスト膜１６における未露光部分を除去することによっ
て第２導電性物質３上の離間した位置毎に露光レジスト
部１６ａを残存させておき、かつ、図８（ｆ）で示すよ
うに、導電性粒子１の単体毎に対応した大きさの開口部
１８ａが形成されたマスク１８を配置した後、イオン化
傾向が低い金属、または、電子を放出し難い金属、ある
いは、貴金属である第１導電性物質２をスパッタまたは
メッキすることによって第２導電性物質３の表面上に被
着する。その後、第２導電性物質３の表面上に残存して
いた露光レジスト部１６ａを除去し、かつ、金属ウエハ
１５をエッチングによって除去すると、図９で拡大して
示す第５構成のような導電性粒子１が製造されたことに
なる。
【００３７】ところで、以上説明した導電性粒子１にお
ける耐腐食及び耐マイグレーションのメカニズムを説明
すると、以下のようになる。なお、ここでは、実施の形
態５に従って製造された第５構成の導電性粒子１、つま
り、図９の断面図で示すような構成とされた導電性粒子
１を例とし、かつ、その一部分を取り出して示す図１０
を参考としながら説明する。
【００３８】すなわち、図１０（ａ）はイオン化傾向の
高い、または、卑金属、あるいはまた、電子を放出し易
い第１導電性物質２がＺｎであり、イオン化傾向の低
い、または、貴金属、あるいはまた、電子を放出し難い
第２導電性物質３がＦｅである導電性粒子１の一部分を
模式化した説明図であり、図１０（ｂ）は導電性粒子１
が電解質溶液５に浸された場合の化学反応の説明図であ
る。図１０（ｂ）からも分かるように、電解質溶液５中
に導電性粒子１を浸した場合には、局部電池作用からＺ
ｎがイオンとして電解質溶液５中に溶け出すことにな
り、導電性粒子１の表面では電気的導通が徐々に得られ
なくなる。
【００３９】一方、図１０（ｃ）はイオン化傾向の高
い、または、卑金属、あるいは、電子を放出し易い第１
導電性物質２がＦｅであり、イオン化傾向の低い、また
は、貴金属、あるいはまた、電子を放出し難い第２導電
性物質３がＳｎであるとした場合における導電性粒子１
を模式化して示す説明図であり、この場合には、局部電
池作用からＦｅがイオンとして電解質溶液５中に溶け出
すことになる。しかしながら、ＳｎはＦｅがある限りは
溶け出さないので、Ｓｎの表面における電気的導通は確
保されることになる。
【００４０】また、ボルタの電池から電流を取り出す
と、その起電力がすぐに低下するのは以下のような理由
による。すなわち、負極では溶け出たＺｎ2+の濃度が高
まるのつれて次のような逆反応が起こるため、Ｚｎのイ
オン化が鈍くなる。
【００４１】Ｚｎ←→Ｚｎ2+＋２ｅ- これに対し、正極では発生した水素が極板の表面を覆う
ようになり、正極に付着した水素は電流の抵抗となるば
かりでなく、次の反応の逆反応を起こすことによって逆
向きの電流を流そうとする。
【００４２】２Ｈ+＋２ｅ-←→Ｈ２ そして、このような理由によって電池の起電力が低下す
る現象は電池の分極といわれており、導電性粒子１のイ
オン化傾向の高い、または、卑金属、あるいはまた、電
子を放出し易い金属を電気抵抗の低い金属であるＡｌ、
Ｎｉ、Ｃｕから選び、かつ、イオン化傾向の低い金属、
または、貴金属、あるいはまた、電子を放出し難い金属
としてＡｇを選定したとしても、導電性粒子１の表面に
開口部４が形成されているため、腐食やマイグレーショ
ンは抑制されることになる。さらに、導電性接着剤中の
導電性粒子１をイオン化傾向の高い金属の表面に対して
イオン化傾向の低い金属がポーラスな状態でコーティン
グ処理されたものとしておけば、湿中放置または湿中バ
イアス印可時においても、導電性粒子１の表面にコーテ
ィングされたイオン化傾向の低い金属が溶けようとする
ため、陰極側に溶出するマイグレーションの発生が抑制
されることになる。
【００４３】なお、イオン化傾向の高い金属と低い金属
の組み合わせとしてはＮｉ−Ａｇ、Ｎｉ−Ａｕ、Ｃｕ−
Ａｇなどが考えられることになり、イオン化傾向の高い
金属としては、ハロゲン元素と化学反応して水に不溶解
なものが好ましいとされる。そして、開口部はできるだ
け小さな形状であることが望ましく、イオン化傾向の高
い金属でも開口部から溶出し難くなる構造であることが
好ましい。なお、開口部の形状は円形でも角形でも構わ
ないことになっており、導電性粒子１の表面に開口部を
形成しておいた際には、導電性接着剤としてペースト化
したときのチクソトロピー指数が大きくなり、ファイン
で膜厚の厚い印刷パターンを形成し易いことになる。な
お、このようにして製造された導電性粒子１を、ＡＣＦ
フィルムやインナービア用の導電性粒子１として用いる
ことも可能である。
【００４４】引き続き、本発明にかかる導電性粒子を実
施の形態６で説明する。 （実施の形態６）図１１は本発明にかかる導電性接着剤
の構成を示す説明図、図１２はその変形例の構成を示す
説明図であり、これらの図における符号６は導電性接着
剤を示している。そして、この際における導電性接着剤
６は、図１１で示すように、実施の形態１、２で説明し
た各種の導電性粒子１のうち、球形状とされた導電性粒
子１の６８〜８４重量％と、エポキシ樹脂などのような
絶縁性樹脂７の３．５〜１４重量％と、溶剤の１２〜２
０重量％とを含んだもの、あるいはまた、導電性粒子１
の８５〜９５重量％と、絶縁性樹脂７の５〜１５重量％
とを含んだものとなっている。
【００４５】なお、導電性粒子１が球形状を有している
必然性があるわけではなく、図１２で示すような鱗片状
の導電性粒子１を含んだものであってもよいことは勿論
である。また、この際における絶縁性樹脂７の材質は、
エポキシ系、ポリアミド系、ポリアリルエーテル系、ポ
リエステル系、ポリイミド系などであればよく、熱硬化
性または熱可塑性を有するか添加されたものであればよ
いことになっており、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、光
熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂の１種類以上からなるもの
であればよい。
【００４６】さらに、導電性接着剤６にイオントラップ
剤を含有しておいてもよく、イオントラップ剤を含有し
ている際には、湿中放置や湿中バイアスの印可時におい
て、ＢｒやＣｌなどのようなハロゲン系の不純物イオン
を含む水溶液が導電性接着剤６に対して侵入してきたと
きにも、イオントラップ剤で陰イオンを捕獲することが
可能となる。なお、イオントラップ剤は無機のハイドロ
タルサイト系化合物であり、その量は０．１〜１５ｗｔ
％が好ましく、より好ましくは０．０１〜１０ｗｔ％で
ある。そして、無機イオン交換体の粒度、イオン捕捉速
度や目的とする捕捉イオン交換体との接触を大きくする
ために細かい方が好ましいことは勿論であり、平均粒度
は１０μｍ以下、より望ましくは５μｍ以下であること
が好ましいことになっている。
【００４７】さらに、引き続き、本発明にかかる半導体
装置の実装体、半導体パッケージの実装体、電子部品の
実装体を実施の形態７〜９で説明する。 （実施の形態７）図１３は本発明にかかる半導体装置の
実装体の構成を示す断面図、図１４はその要部を拡大し
て示す断面図であり、図中の符号２１は実装体、２２は
半導体装置、２３は回路基板である。すなわち、本発明
にかかる実装体２１は、回路基板２３上に半導体装置２
２をフェースダウンで実装してなるものであり、半導体
装置２２の素子表面上の電極パッド２４上に形成された
突起電極２５と、回路基板２３の表面上に形成された端
子電極２６とは、実施の形態６で説明した導電性接着剤
６を用いてなる接合層を介して接合されている。そし
て、半導体装置２２と回路基板２３との間は、絶縁性樹
脂２７でもって封止されている。
【００４８】なお、本発明では、高さが４５〜４７μｍ
のＡｕバンプを突起電極２５としているが、その材質が
Ａｕに限定されることはないのであり、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｚｎの１種類または２種
類以上の合金からなるものであればよく、安価で導電性
の良い金属を選択すればコストダウンが実現可能とな
る。また、半導体装置２２の電極パッド２４上に形成さ
れた突起電極２５はボールボンディング法などによって
形成されるのが一般的であり、突起電極２５の形状は引
きちぎりバンプ、ループバンプ、または、これらの形成
後にレベリングして高さを揃えた２段バンプのいずれか
であればよい。さらに、メッキバンプも用いることがで
きる。さらにまた、この際における絶縁性樹脂２７は、
熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、光熱硬化性樹脂、熱可塑
性樹脂の１種類以上からなるものであればよく、フィラ
ーの含有量は６８ｗｔ％〜９５ｗｔ％とされている。
【００４９】（実施の形態８）図１５は本発明にかかる
半導体パッケージの実装体の構成を示す断面図であり、
この図１５における符号３１は実装体、３２は半導体パ
ッケージ、３３は回路基板、３４はビアであることにな
っている。そして、本発明にかかる実装体３１は、回路
基板３３上に半導体パッケージ３２を実装してなるもの
であり、半導体パッケージ３２の裏面に形成された外部
電極端子３５と回路基板３３に形成された端子電極３６
とが、実施の形態６で説明した導電性接着剤６を用いて
なる接合層を介して接合された構成を有している。な
お、この際における外部電極端子３５が、格子状として
パターン化されたＬＧＡまたはＢＧＡ用の電極であって
もよいことは勿論である。
【００５０】（実施の形態９）図１６は本発明にかかる
電子部品の実装体の構成を示す断面図、図１７はその要
部を拡大して示す断面図であり、これらの図１６、１７
における符号４１は実装体、４２はチップやコンデンサ
などの電子部品、４３は回路基板、４４はビアである。
すなわち、本発明にかかる実装体４１は、回路基板４３
上に電子部品４２を実装してなるものであり、電子部品
４２の両端に形成された外部電極端子４５と回路基板４
３の端子電極４６とは、実施の形態６で説明した導電性
接着剤６からなる接合層を介して接続されている。な
お、ここでの電子部品４２がチップやコンデンサなどに
限られず、他のものであってもよいことは勿論である。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる導
電性粒子は、優れた導電性を有し、かつ、耐腐食性及び
耐酸化性が良好であると共に、耐マイグレーション性に
も優れたものであるため、長時間にわたる電圧を印加し
続ける湿中放置を行った場合でも、導電性接着剤中の導
電粒子がイオン化して陰極へと移動するマイグレーショ
ン現象を抑制することが可能となり、陽極と陰極との端
子電極間がショートする危険性を大幅に低減することが
できるという効果が得られる。そして、本発明にかかる
導電性粒子の製造方法であれば、上記した導電性粒子を
容易に製造し得ることとなる。
【００５２】また、本発明にかかる導電性接着剤であれ
ば、品質特性に優れた導電性接着剤が容易に得られるこ
ととなり、さらに、この導電性接着剤を用いて構成され
る半導体装置の実装体、半導体パッケージの実装体、並
びに、電子部品の実装体であれば、いずれにしても優れ
た品質特性を有する各種の実装体が得られることとな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる導電性粒子の第１構成を示す断
面図である。
【図２】その第２構成を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる導電性粒子の第３構成を示す断
面図である。
【図４】その第４構成を示す断面図である。
【図５】その変形例を示す断面図である。
【図６】導電性粒子を製造する際に採用される第１方法
の手順を示す説明図である。
【図７】導電性粒子を製造する際に採用される第２方法
の手順を示す説明図である。
【図８】導電性粒子を製造する際に採用される第３方法
の手順を示す説明図である。
【図９】本発明にかかる導電性粒子の第５構成を示す断
面図である。
【図１０】第５構成とされた導電性粒子の一部分を取り
出して示す断面図である。
【図１１】本発明にかかる導電性接着剤の構成を示す説
明図である。
【図１２】その変形例の構成を示す説明図である。
【図１３】本発明にかかる半導体装置の実装体の構成を
示す断面図である。
【図１４】その要部を拡大して示す断面図である。
【図１５】本発明にかかる半導体パッケージの実装体の
構成を示す断面図である。
【図１６】本発明にかかる電子部品の実装体の構成を示
す断面図である。
【図１７】その要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１ 導電性粒子 ２ 第１導電性物質 ３ 第２導電性物質 ４ 開口部 ６ 導電性接着剤 １１ レジスト膜 １１ａ 開口部 １４ 針状体 １５ 金属ウエハ １６ 感光性レジスト膜 １６ａ 露光レジスト部 ２１ 実装体 ２２ 半導体装置 ２３ 回路基板 ２５ 突起電極 ２６ 端子電極 ２７ 絶縁性樹脂 ３１ 実装体 ３２ 半導体パッケージ ３３ 回路基板 ３５ 外部電極端子 ３６ 端子電極 ４１ 実装体 ４２ 電子部品 ４３ 回路基板 ４５ 外部電極端子 ４６ 端子電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/32 Ｈ０５Ｋ 3/32 Ｂ (72)発明者 三谷 力 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 竹沢 弘輝 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 別所 芳宏 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） 4J040 EC001 ED001 EE061 EG001 EH031 HA066 HA076 JB10 KA03 KA07 KA23 KA32 LA07 NA20 5E319 AA03 AB05 BB11 BB12 BB13 CC61 5F044 LL07 RR18 5G301 DA03 DA04 DA05 DA06 DA07 DA08 DA10 DA11 DA12 DA13 DA15 DA42 DA51 DA53 DA57 DD03

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 イオン化傾向が低い第１導電性物質の表
    面には、イオン化傾向の高い第２導電性物質が部分的に
    配設されていることを特徴とする導電性粒子。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載した導電性粒子であっ
    て、 イオン化傾向の高い第２導電性物質はイオン化傾向が低
    い第１導電性物質内に埋設されており、この第１導電性
    物質の表面には第２導電性物質が部分的に露出している
    ことを特徴とする導電性粒子。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載した導電性粒子であっ
    て、 イオン化傾向の高い第２導電性物質の表面はイオン化傾
    向が低い第１導電性物質からなる被覆層で全面的に被覆
    されており、この被覆層には第２導電性物質を部分的に
    露出させる開口部が形成されていることを特徴とする導
    電性粒子。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載した導電
    性粒子であって、 イオン化傾向が低い第１導電性物質はＡｕ、Ｐｔ、Ａ
    ｇ、ＡｇＰｄ、Ｃｕ、Ｎｉのうちから選択された金属で
    あり、イオン化傾向の高い第２導電性物質は第１導電性
    物質のいずれかと対比した際のイオン化傾向が高いＣ
    ｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａ
    ｌ、Ｍｇ、Ｃａのうちから選択された金属であることを
    特徴とする導電性粒子。
  5. 【請求項５】 酸化され難くて電子を放出し難い第１導
    電性物質の表面には、酸化され易くて電子を放出し易い
    第２導電性物質が部分的に配設されていることを特徴と
    する導電性粒子。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載した導電性粒子であっ
    て、 電子を放出し易い第２導電性物質は電子を放出し難い第
    １導電性物質内に埋設されており、この第１導電性物質
    の表面には第２導電性物質が部分的に露出していること
    を特徴とする導電性粒子。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載した導電性粒子であっ
    て、 電子を放出し易い第２導電性物質の表面は電子を放出し
    難い第１導電性物質からなる被覆層で全面的に被覆され
    ており、この被覆層には第２導電性物質が部分的に露出
    する開口部が形成されていることを特徴とする導電性粒
    子。
  8. 【請求項８】 請求項５〜７のいずれかに記載した導電
    性粒子であって、 電子を放出し難い第１導電性物質はＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、
    ＡｇＰｄのうちから選択された金属であり、電子を放出
    し易い第２導電性物質は第１導電性物質のいずれかと対
    比した際の電子の放出し易さが高いＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、
    Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａのうちから
    選択された金属であることを特徴とする導電性粒子。
  9. 【請求項９】 貴金属である第１導電性物質の表面に
    は、卑金属である第２導電性物質が部分的に配設されて
    いることを特徴とする導電性粒子。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載した導電性粒子であっ
    て、 卑金属である第２導電性物質は貴金属である第１導電性
    物質内に埋設されており、この第１導電性物質の表面に
    は第２導電性物質が部分的に露出していることを特徴と
    する導電性粒子。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載した導電性粒子であ
    って、 卑金属である第２導電性物質の表面は貴金属である第１
    導電性物質からなる被覆層で全面的に被覆されており、
    この被覆層には第２導電性物質が部分的に露出する開口
    部が形成されていることを特徴とする導電性粒子。
  12. 【請求項１２】 請求項９〜１１のいずれかに記載した
    導電性粒子であって、 貴金属である第１導電性物質はＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｇ
    Ｐｄのうちから選択されたものであり、卑金属である第
    ２導電性物質はＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎ、
    Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａのうちから選択されたものであること
    を特徴とする導電性粒子。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれかに記載した
    導電性粒子であって、 鱗片状の外形を有していることを特徴とする導電性粒
    子。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれかに記載した
    導電性粒子であって、 平均粒径が５μｍ以下とされていることを特徴とする導
    電性粒子。
  15. 【請求項１５】 請求項３、７、１１のいずれかに記載
    した導電性粒子の製造方法であって、 第２導電性物質の表面をレジスト膜で全面的に被覆し、
    このレジスト膜に部分的な開口部を形成する工程と、第
    １導電性物質をスパッタまたはメッキする工程と、レジ
    スト膜を全面的に除去する工程とを含んでいることを特
    徴とする導電性粒子の製造方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載した導電性粒子の製
    造方法であって、 レジスト膜の開口部を形成する際には、レジスト膜の一
    部を引っ掻いて削り取ることを特徴とする導電性粒子の
    製造方法。
  17. 【請求項１７】 請求項３、７、１１のいずれかに記載
    した導電性粒子の製造方法であって、 第２導電性物質の表面に第１導電性物質をスパッタまた
    はメッキする工程と、加熱された状態下で第１導電性物
    質に針状体を突き刺して開口部を形成する工程とを含ん
    でいることを特徴とする導電性粒子の製造方法。
  18. 【請求項１８】 請求項３、７、１１のいずれかに記載
    した導電性粒子の製造方法であって、 金属ウエハ上に導電性粒子の単体に対応した大きさ毎に
    分割された第１導電性物質をパターン形成する工程と、
    第１導電性物質上に第２導電性物質を重ねてパターン形
    成する工程と、第２導電性物質を覆う感光性レジスト膜
    を形成する工程と、感光性レジスト膜を露光して第２導
    電性物質上の離間した位置毎に露光レジスト部を残存さ
    せる工程と、露光レジスト部以外の感光性レジスト膜を
    除去する工程と、第２導電性物質の表面に第１導電性物
    質をスパッタまたはメッキする工程と、露光レジスト部
    を除去する工程と、金属ウエハを除去する工程とを含ん
    でいることを特徴とする導電性粒子の製造方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１〜１４のいずれかに記載した
    導電性粒子６８〜８４重量％と、絶縁性樹脂３．５〜１
    ４重量％と、溶剤１２〜２０重量％とを含んでいること
    を特徴とする導電性接着剤。
  20. 【請求項２０】 請求項１〜１４のいずれかに記載した
    導電性粒子８５〜９５重量％と、絶縁性樹脂５〜１５重
    量％とを含んでいることを特徴とする導電性接着剤。
  21. 【請求項２１】 回路基板上に半導体装置をフェースダ
    ウンで実装してなる半導体装置の実装体であって、 半導体装置の突起電極と回路基板の端子電極とが請求項
    １９または請求項２０に記載した導電性接着剤からなる
    接合層を介して接合されており、かつ、半導体装置と回
    路基板との間は絶縁性樹脂で封止されていることを特徴
    とする半導体装置の実装体。
  22. 【請求項２２】 回路基板上に半導体パッケージを実装
    してなる半導体パッケージの実装体であって、 半導体パッケージの裏面に形成された外部電極端子と回
    路基板に形成された端子電極とが請求項１９または請求
    項２０に記載した導電性接着剤からなる接合層を介して
    接合されていることを特徴とする半導体パッケージの実
    装体。
  23. 【請求項２３】 回路基板上に電子部品を実装してなる
    電子部品の実装体であって、 電子部品の両端に形成された外部電極端子と回路基板の
    端子電極とが請求項１９または請求項２０に記載した導
    電性接着剤からなる接合層を介して接続されていること
    を特徴とする電子部品の実装体。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006216343A (ja) * 2005-02-03 2006-08-17 Alps Electric Co Ltd 導電材
US7097898B2 (en) 2001-09-21 2006-08-29 Seiko Epson Corporation Printed article and production method of the same
US7357883B2 (en) 2005-10-03 2008-04-15 Denso Corporation Conductive adhesive, method of producing the same, and bonding method
JP2015130330A (ja) * 2013-12-05 2015-07-16 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電性粒子の製造方法、導電材料及び接続構造体

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