JP2001077516A - 電子部品装置及びその製造方法、並びに、回路基板 - Google Patents

電子部品装置及びその製造方法、並びに、回路基板

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JP2001077516A JP2000200871A JP2000200871A JP2001077516A JP 2001077516 A JP2001077516 A JP 2001077516A JP 2000200871 A JP2000200871 A JP 2000200871A JP 2000200871 A JP2000200871 A JP 2000200871A JP 2001077516 A JP2001077516 A JP 2001077516A
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Toshiyuki Kojima
俊之 小島
Tsukasa Shiraishi
司 白石
Yutaka Kumano
豊 熊野
Masahiro Ono
正浩 小野
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】電子部品装置において電子部品と回路基板とを
より確実に安定して電気的に接続し、かつ電子部品装置
を構成する部材へのダメージを軽減する。 【解決手段】電子部品装置において、回路基板４と電子
部品１との電気的接続を行う突起電極７を、弾力性に富
みかつ導電性を有す材料で構成し、この突起電極７を圧
縮した状態で回路基板４と電子部品１との電気的接続部
位に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品装置及びそ
の製造方法と、電子部品装置を構成する際に用いられる
回路基板とにかかり、特には、半導体素子が回路基板上
にフリップチップ実装されてなる半導体素子装置と、半
導体素子がフリップチップ実装される回路基板とに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器における小型軽量化及び
高性能化の進展は目覚ましく、電子部品装置、特に、半
導体素子装置では実装技術の開発が活発化している。そ
して、このような半導体素子装置の実装技術としては、
小型軽量化は勿論のこと、高速大容量データ転送でも有
利となるため、ワイヤーボンド接続よりもフリップチッ
プ接続の方がより一般的に採用されており、フリップチ
ップ接続技術としては、ＡＣＦ（Anisotropic Conducti
ve Film）工法、ＮＣＦ（Non ConductivefillerFilm）
工法、ＳＢＢ（St ad Bump Bonding）工法などが知られ
ている。
【０００３】すなわち、ＡＣＦ工法では、半硬化状態に
ある絶縁性の熱硬化型樹脂に導電性粒子が混入されてな
るＡＣＦ材料、主には液晶部品のＣＯＧ（Chip on Glas
s）実装時と同様のＡＣＦ材料が用いられており、ＡＣ
Ｆ工法を採用して製造された半導体素子装置は図８で示
すような要部構造を有している。まず、半導体素子１０
１上にはアルミニウムなどからなる電極端子１０２が形
成されており、電極端子１０２以外の部分はＳｉ酸化膜
や窒化膜などの絶縁膜１０３でもって覆われている。
【０００４】また、樹脂，セラミック，ガラスなどの絶
縁物からなる回路基板１０４上には回路パターン１０５
及び電極端子１０６が形成されており、回路パターン１
０５に接続された電極端子１０６と半導体素子１０１の
電極端子１０２とは、金属からなる突起電極１１５とＡ
ＣＦ材料１１６中に含まれたＮｉなどの導電性粒子１１
４とを介したうえで導通接続されている。さらに、半導
体素子１０１及び回路基板１０４間にはＡＣＦ材料１１
６が充填されており、ＡＣＦ材料１１６に含まれた熱硬
化型樹脂１１３が熱硬化していることに伴って半導体素
子１０１と回路基板１０４との固定状態は保たれてい
る。
【０００５】そして、このＡＣＦ工法を採用してなる半
導体素子装置は、図示省略しているが、以下のような手
順に従って製造される。すなわち、まず、半導体素子１
０１の多数個が形成された半導体ウエハを通常の半導体
プロセスに従って作製し、かつ、個々の半導体素子１０
１として切断したうえで電極端子１０２上に突起電極１
１５を形成する。なお、突起電極１１５は、ワイヤーボ
ンド装置を用いたりメッキ工法を採用したりしたうえで
形成されており、Ａｕなどのような金属材料から形成さ
れているのが一般的である。一方、回路基板１０４の主
面上には回路パターン１０５及び電極端子１０６が形成
されることになり、必要領域にわたってＡＣＦ材料１１
６が装着された回路基板１０４上には、突起電極１１５
を介して電極端子１０２，１０６同士が対向する状態と
したうえで半導体素子１０１が搭載される。
【０００６】引き続き、半導体素子１０１の背面側から
圧力を加えることによって半導体素子１０１を回路基板
１０４へと押し付けながら加熱すると、半硬化状態にあ
るＡＣＦ材料１１６の熱硬化型樹脂１１３が溶融軟化し
て半導体素子１０１及び回路基板１０４間の全面にわた
って押し拡げられるとともに、半導体素子１０１の電極
端子１０２上に形成されている突起電極１１５と回路基
板１０４の電極端子１０６との間には導電性粒子１１４
が残存することになり、半導体素子１０１及び回路基板
１０４の電極端子１０２，１０６同士は突起電極１１５
及び導電性粒子１１４を介したうえで導通接続される。
そして、これらの導通接続関係は、ＡＣＦ材料１１６に
含まれた熱硬化型樹脂１１３が熱硬化したことに伴って
維持されることになる。
【０００７】次に、ＮＣＦ工法では、導電性粉末が混入
されておらず、半硬化状態にある絶縁性の熱硬化型樹脂
のみからなるＮＣＦ材料、つまり、前記ＡＣＦ材料に含
まれていた熱硬化型樹脂と同様のＮＣＦ材料１１３が用
いられることになり、ＮＣＦ工法を採用して製造された
半導体素子装置は図９で示すような要部構造を有してい
る。すなわち、この半導体素子装置が備える半導体素子
１０１上には電極端子１０２が形成されているととも
に、回路基板１０４上には回路パターン１０５と接続さ
れた電極端子１０６が形成されており、半導体素子１０
１の電極端子１０２と回路基板１０４の電極端子１０６
とは、金属からなる突起電極１１５を介したうえで互い
に導通接続されている。そして、これらの半導体素子１
０１及び回路基板１０４間にはＮＣＦ材料１１３が充填
されており、ＮＣＦ材料１１３の熱硬化に伴って半導体
素子１０１と回路基板１０４とは間隔を保って固定され
ている。なお、ＮＣＦ工法を採用してなる半導体素子装
置の製造方法は、ＡＣＦ工法を採用してなる半導体素子
装置と同様であるから説明を省略する。
【０００８】さらに、ＳＢＢ工法では、Ａｇ，Ｃｕ，Ｎ
ｉなどの金属粉末が絶縁性樹脂中に混入された導電性接
着剤が用いられており、このＳＢＢ工法を採用して製造
された半導体素子装置は図１０で示すような要部構造を
有している。なお、このＳＢＢ工法についての公知文献
としては、「電子材料」（１９９４年９月発行）の第２
２頁〜第２９頁が挙げられる。すなわち、まず、半導体
素子１０１上にはアルミニウムなどからなる電極端子１
０２が形成されており、この電極端子１０２上にはＡ
ｕ，Ｃｕなどの金属からなる突起電極１１７が形成され
ている。なお、電極端子１０２以外の部分は、Ｓｉ酸化
膜や窒化膜などの絶縁膜１０３でもって覆われている。
【０００９】一方、樹脂，セラミック，ガラスなどの絶
縁物からなる回路基板１０４上には回路パターン１０５
及び電極端子１０６が形成されており、回路パターン１
０５に接続された電極端子１０６と半導体素子１０１の
電極端子１０２とは、金属からなる突起電極１１７と導
電性接着剤１１８とを介したうえで互いに導通接続され
ている。また、半導体素子１０１と回路基板１０４との
間には絶縁性熱硬化型樹脂１０８が充填されており、絶
縁性熱硬化型樹脂１０８の熱硬化に伴って半導体素子１
０１及び回路基板１０４の固定状態とともに、電極端子
１０２，１０６同士の突起電極１１７及び導電性接着剤
１１８による導通接続関係が強固に保たれている。
【００１０】そして、ＳＢＢ工法を採用してなる半導体
素子装置は、図示省略しているが、以下のような手順に
従って製造される。すなわち、まず、半導体素子１０１
の多数個が形成された半導体ウエハを通常の半導体プロ
セスに従って作製し、かつ、個々の半導体素子１０１と
して切断した後、ワイヤーボンド装置を用いたうえで電
極端子１０２上に突起電極１１７を形成する。一方、回
路基板１０４に対しては、回路パターン１０５及び電極
端子１０６を予め形成しておく。引き続き、用意してお
いた導電性接着剤１１８を突起電極１１７の頂頭部付近
に転写塗布し、かつ、フェースダウンによって半導体素
子１０１を回路基板１０４上に搭載したうえ、半導体素
子１０１を加圧しないまま搭載した状態下での加熱を実
行する。その後、液体状の絶縁性熱硬化型樹脂１０８を
半導体素子１０１及び回路基板１０４間に充填し、加熱
することによって硬化させると、図１０で要部構造を示
した半導体素子装置が完成する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した各
種の工法を採用して製造された電子部品装置、つまり、
半導体素子装置は、いずれにしても金属からなる突起電
極１１５，１１７を具備して構成されたものであるた
め、製造時及び製造後のそれぞれにおいて、以下のよう
な不都合が生じることになっていた。すなわち、ＡＣＦ
工法及びＮＣＦ工法を採用してなる半導体素子装置の製
造時には、半導体素子１０１を回路基板１０４へと加圧
して押し付けることが実行されるが、この際にあって
は、突起電極１１５を介して対向する半導体素子１０１
及び回路基板１０４それぞれの電極端子１０２，１０６
に対して加圧力が集中するため、これらが加圧力の集中
に起因する悪影響や損傷を受けてしまうことがある。
【００１２】これに対し、ＳＢＢ工法を採用した製造時
には、半導体素子１０１を回路基板１０４へと押し付け
ないので、ＡＣＦ工法及びＮＣＦ工法のような不都合が
生じることはないが、導電性接着剤１１８を突起電極１
１７へと転写塗布した場合の状況を確認することが困難
であるため、導電性接着剤１１８の転写量不足や転写量
過多に伴う漏れ出しが発生しやすく、確実かつ安定した
導通接続関係を確保しがたいことになる。また、ＡＣＦ
工法，ＮＣＦ工法及びＳＢＢ工法いずれの製造時におい
ても、ＡＣＦ材料１１６に含まれた熱硬化型樹脂１１３
やＮＣＦ材料１１３、または、絶縁性熱硬化型樹脂１０
８の熱硬化に伴う収縮が避けられないが、この際の収縮
力が突起電極１１５を介したうえで半導体素子１０１及
び回路基板１０４に作用するため、やはり悪影響や損傷
が発生してしまうことがある。
【００１３】さらにまた、ＡＣＦ工法，ＮＣＦ工法及び
ＳＢＢ工法のいずれを採用して製造された半導体素子装
置であっても、その製造後において、ＡＣＦ材料１１６
に含まれた熱硬化型樹脂１１３やＮＣＦ材料１１３、ま
たは、絶縁性熱硬化型樹脂１０８が経時的な変化によっ
て劣化し、弛緩することが回避できないのが実情である
が、このような事態となった際には、弛緩した熱硬化型
樹脂１１３やＮＣＦ材料１１３、あるいは、絶縁性熱硬
化型樹脂１０８が固定状態にある半導体素子１０１と回
路基板１０４との間隔を拡げることにもなりかねないた
め、導通接続関係が不良化するばかりか、製品品質の維
持や長寿命化を図ることが困難となってしまう。
【００１４】本発明はこれらの不都合に鑑みて創案され
たものであって、電極端子同士の確実かつ安定した導通
接続関係を長期にわたって確保し続けることが可能であ
り、製品品質の大幅な向上を実現できる電子部品装置を
提供するとともに、このような電子部品装置を可能とす
る製造方法及び回路基板の提供を目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる電子部品
装置は、いずれか一方の電極端子上に設けられた突起電
極を介して互いの電極端子同士が導通接続された電子部
品及び回路基板を備えており、突起電極は弾力性に富ん
だ導電性材料を用いて形成されたもの、あるいは、弾力
性に富んだ絶縁性樹脂からなる基体の表面上に導電性被
膜が形成されたものであることを特徴としている。な
お、これらの突起電極は、圧縮された状態にあることが
好ましい。また、本発明にかかる回路基板は、電子部品
の電極端子と導通接続する突起電極が自らの電極端子上
に設けられており、この突起電極は弾力性に富んだ導電
性材料を用いて形成されたもの、あるいは、弾力性に富
んだ絶縁性樹脂からなる基体の表面上に導電性被膜が形
成されたものであることを特徴としている。
【００１６】上記した構成であれば、電子部品及び回路
基板間の電気的接続が弾力性に富んだ突起電極を介した
うえで行われているので、製造時における電子部品及び
回路基板それぞれの電極端子に対する加圧力の集中が緩
和されることになり、これらが悪影響や損傷を受けてし
まうことが起こりがたくなる。また、製造後における絶
縁性熱硬化型樹脂の経時的な劣化に伴う弛緩が発生した
としても、弾力性に富んだ突起電極が絶縁性熱硬化型樹
脂の弛緩を許容し得るため、導通接続関係の不良化が抑
制されることになり、製品品質の維持や長寿命化を図る
ことも可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる電子部
品装置は、いずれか一方の電極端子上に設けられた突起
電極を介して互いの電極端子同士が導通接続された電子
部品及び回路基板を備えており、突起電極は弾力性に富
んだ導電性材料を用いて形成されたものであることを特
徴とする。本発明の請求項２にかかる電子部品装置は請
求項１に記載したものであり、突起電極は圧縮された状
態にあることを特徴とする。本発明の請求項３にかかる
電子部品装置は請求項１もしくは請求項２に記載したも
のであり、突起電極は導電性微粉末が絶縁性樹脂中に混
入された導電性接着剤を用いて形成されたものであるこ
とを特徴としている。
【００１８】本発明の請求項４にかかる電子部品装置は
請求項３に記載したものであり、導電性接着剤に含まれ
た絶縁性樹脂は熱可塑型樹脂であることを特徴とする。
本発明の請求項５にかかる電子部品装置は請求項３に記
載したものであり、導電性接着剤に含まれた絶縁性樹脂
は熱硬化型樹脂であることを特徴とする。本発明の請求
項６にかかる電子部品装置は請求項５に記載したもので
あり、熱硬化型樹脂は半硬化状態にあることを特徴とし
ている。
【００１９】本発明の請求項７にかかる電子部品装置
は、いずれか一方の電極端子上に設けられた突起電極を
介して互いの電極端子同士が導通接続された電子部品及
び回路基板を備えており、突起電極は弾力性に富んだ絶
縁性樹脂からなる基体の表面上に導電性被膜が形成され
たものであることを特徴とする。本発明の請求項８にか
かる電子部品装置は請求項７に記載したものであり、突
起電極は圧縮された状態にあることを特徴とする。
【００２０】本発明の請求項９にかかる電子部品装置
は、請求項１，請求項２，請求項７もしくは請求項８の
いずれかに記載したものであり、電子部品及び回路基板
間には、絶縁性熱硬化型樹脂が充填されていることを特
徴とする。
【００２１】本発明の請求項１０にかかる電子部品装置
は請求項９に記載したものであり、絶縁性熱硬化型樹脂
は、無機フィラーを含んだものであることを特徴とす
る。本発明の請求項１１にかかる電子部品装置は請求項
１０に記載したものであり、突起電極の平均高さは無機
フィラーの平均粒径と同等以上であることを特徴として
いる。本発明の請求項１２にかかる電子部品装置は請求
項１０に記載したものであり、突起電極の硬度は無機フ
ィラーの硬度より低いことを特徴とする。
【００２２】本発明の請求項１３にかかる電子部品装置
の製造方法は請求項９ないし請求項１２のいずれかに記
載した電子部品装置を製造する方法であり、弾力性に富
んだ突起電極が電極端子上に形成された回路基板を用意
し、液体状もしくはフィルム状とされた絶縁性熱硬化型
樹脂を回路基板上の電子部品搭載部分に配置する工程
と、電極端子同士が突起電極を介して対向する状態で電
子部品を回路基板上に搭載し、電子部品を回路基板へと
加圧しながら押し付けるのに伴って突起電極を圧縮する
と同時に絶縁性熱硬化型樹脂を電子部品及び回路基板間
に押し拡げたうえ、加熱して絶縁性熱硬化型樹脂を硬化
させる工程と、を含んでいることを特徴とする。
【００２３】本発明の請求項１４にかかる電子部品装置
の製造方法は、請求項９ないし請求項１２のいずれかに
記載した電子部品装置を製造する方法であり、弾力性に
富んだ突起電極が電極端子上に形成された回路基板を用
意し、当該回路基板上の必要領域に熱硬化型樹脂を配置
する工程と、電極端子同士が突起電極を介して対向する
状態で電子部品を回路基板上に搭載したうえで、電子部
品を回路基板に対して相対的に加圧しながら加熱するこ
とで突起電極が圧縮した状態で熱硬化型樹脂を硬化させ
る工程とを含んでいることを特徴とする。
【００２４】本発明の請求項１５にかかる電子部品装置
の製造方法は、請求項１３もしくは請求項１４に記載し
たものであり、電子部品を回路基板に対して相対的に加
圧しながら加熱する温度は、突起電極のガラス転移点温
度（Ｔｇ）以上であることを特徴とする。
【００２５】本発明の請求項１６にかかる回路基板は、
電子部品の電極端子と導通接続する突起電極が電極端子
上に設けられており、この突起電極は弾力性に富んだ導
電性材料を用いて形成されたものであることを特徴とす
る。本発明の請求項１７にかかる回路基板は請求項１６
に記載したものであり、突起電極は導電性微粉末が絶縁
性樹脂中に混入された導電性接着剤を用いて形成された
ものであることを特徴とする。本発明の請求項１８にか
かる回路基板は請求項１７に記載したものであり、導電
性接着剤に含まれた絶縁性樹脂は熱可塑型樹脂であるこ
とを特徴としている。
【００２６】本発明の請求項１９にかかる回路基板は請
求項１７に記載したものであり、導電性接着剤に含まれ
た絶縁性樹脂は熱硬化型樹脂であることを特徴とする。
本発明の請求項２０にかかる回路基板は請求項１９に記
載したものであり、熱硬化型樹脂は半硬化状態にあるこ
とを特徴とする。本発明の請求項２１にかかる回路基板
は、電子部品の電極端子と導通接続する突起電極が電極
端子上に設けられており、この突起電極は弾力性に富ん
だ絶縁性樹脂からなる基体の表面上に導電性被膜が形成
されたものであることを特徴とする。
【００２７】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。
【００２８】図１は本実施の形態にかかる電子部品装
置、つまり、半導体素子装置の要部構造を例示する断面
図、図２は回路基板の要部構造を例示する断面図であ
り、図３は変形例に係る突起電極の構造を例示する断面
図である。また、図４、図５、図６のそれぞれは、本実
施の形態にかかる半導体素子装置の製造手順を例示する
断面図である。図７は半導体素子と回路基板の接続を例
示する断面図である。なお、本実施の形態では、回路基
板上に搭載される電子部品が半導体素子であるとして説
明するが、半導体素子に限定されることはなく、コンデ
ンサや抵抗などのような電子部品であってもよいことは
勿論である。
【００２９】本実施の形態にかかる半導体素子装置は、
図１で示すように、半導体素子１及び回路基板４を備え
ており、半導体素子１上にはアルミニウムなどからなる
電極端子２が形成されており、電極端子２以外の部分は
Ｓｉ酸化膜や窒化膜などの絶縁膜３でもって覆われてい
る。そして、樹脂，セラミック，ガラスなどのような絶
縁物を用いて作製された回路基板４上には回路パターン
５及び電極端子６が形成されており、電極端子６は回路
パターン５と接続されている。
【００３０】また、この際における半導体素子１もしく
は回路基板４のいずれか一方の電極端子２，６上、例え
ば、図２で示すように、回路基板４の電極端子６上に
は、これらの電極端子２，６同士を互いに導通接続する
ための突起電極７が設けられており、この突起電極７は
弾力性に富んだ導電性材料を用いてなる一体物として形
成されている。なお、ここでは、突起電極７を回路基板
４の電極端子６上に設けるとしているが、このような構
成に限定されることはなく、突起電極７を半導体素子１
の電極端子２上に設けることも可能である。
【００３１】なお、回路基板４の電極端子６上に突起電
極７を構成した場合においては、半導体素子１側の電極
端子２は、通常アルミニウムで形成されているが、アル
ミニウムは表面に絶縁性の酸化膜を形成し易く接合不良
となる場合が多いので、表面に絶縁膜を形成しない、例
えばＡｕのような金属皮膜や突起電極を形成して、これ
と弾性体の突起電極７が接合する構造とした方が望まし
い。また、この際、半導体素子１の電極端子２上に突起
電極を形成した場合について、従来のフリップチップ接
続技術と比べると、従来のフリップチップ接続技術では
突起電極形状及びその精度が要求される場合が多く、例
えば導電性接着剤を半導体素子に形成した突起電極に転
写する工法においては、ワイヤーボンディング技術を応
用して形成する２段突起形状の突起電極を形状精度良く
形成する必要があった。これは、形状精度が悪い場合に
は導電性接着剤の転写量が不安定となるため、接続品質
に大きな影響を与えるためである〔参考『ＳＢＢ（スタ
ッドバンプボンディング）実装量産化技術』（National
Technical Report Vol.43 No.1 Feb. 1997 PP.54-6
2）〕。これに比べ、本実施例では導電性接着剤を使用
した構成においてもその様な転写工程を必要としないの
で、そのような突起電極形状及び高い形状精度を必要と
せず、生産性に優れるという特長も併せ持つことにな
る。
【００３２】さらに、半導体素子１と回路基板４との間
には絶縁性熱硬化型樹脂８が充填されており、この絶縁
性熱硬化型樹脂８が熱硬化していることに伴っては、半
導体素子１及び回路基板４の双方が、所定の間隔、つま
り、具体的には、弾力性に富んだ導電性材料を用いて形
成された突起電極７が圧縮された状態となるような間隔
を介したうえで安定的に固定されている。すなわち、こ
の際における突起電極７は圧縮された状態となってお
り、半導体素子１及び回路基板４それぞれの電極端子
２，６同士は、圧縮された状態にある突起電極７を介し
たうえで互いに導通接続されている。
【００３３】なお、弾力性に富んだ突起電極７が当初か
ら圧縮されているときは、絶縁性熱硬化型樹脂８が経時
的な劣化に伴って弛緩するのに従って突起電極７がより
広い範囲で伸長し得ることになり、絶縁性熱硬化型樹脂
８の弛緩が許容されるという利点が確保される。ところ
で、絶縁性熱硬化型樹脂８を用いたうえで半導体素子１
と回路基板４との固定状態を保つ必然性があるわけでは
なく、例えば、一般的にクリップといわれるような保持
具、つまり、バネ力を利用して他の物体を挟み込んで保
持する保持具を使用することとし、半導体素子１及び回
路基板４を挟み込むことによって固定状態を保つように
してもよい。
【００３４】そして、本実施の形態にかかる半導体素子
装置であれば、弾力性に富んだ導電性材料からなる突起
電極７を介したうえで半導体素子１及び回路基板４間の
電気的接続を行っているため、製造時における半導体素
子１を加圧しながら回路基板４に押し付ける際にも、電
極端子２，６に対して加圧力が集中することは緩和され
ることになり、これらの電極端子２，６を含んだ半導体
素子１及び回路基板４が加圧力の集中に伴う悪影響や損
傷を受けることは起こりがたくなる。また、製造後にお
ける絶縁性熱硬化型樹脂８の経時的な劣化に伴う弛緩が
発生することがあっても、弾力性に富んだ突起電極７が
絶縁性熱硬化型樹脂８の弛緩を許容し得るため、電極端
子２，６及び突起電極７からなる導通接続関係の不良化
は抑制され、半導体素子装置の品質維持や長寿命化が図
れることになる。
【００３５】ところで、半導体素子１及び回路基板４を
電気的に接続する突起電極７は弾力性に富んだ導電性材
料を用いて形成されたものであるが、具体的には、導電
性微粉末が絶縁性樹脂中に混入された導電性接着剤を用
いて形成されたものであり、絶縁性樹脂は熱可塑型樹脂
もしくは熱硬化型樹脂であり、熱硬化型樹脂である際に
は、半硬化状態となっていることが好ましい。
【００３６】すなわち、熱可塑型樹脂を用いたものは熱
可塑型導電性接着剤、また、熱硬化型樹脂を用いたもの
は熱硬化型導電接着剤といわれるが、熱可塑型導電性接
着剤を用いた場合には弾力性に富んだ突起電極７を容易
に形成でき、半硬化状態の熱硬化型導電性接着剤を用い
た場合には弾力性に富んだ突起電極７を短時間のうちに
容易に形成できることになる。なお、半導体素子１及び
回路基板４それぞれの電極端子２，６上に突起電極７を
設けるに際しては、スクリーンやオフセットなどの印刷
やディスペンスによって導電性接着剤を塗布したうえで
硬化させることが行われる。また、突起電極７は、転写
法により電極端子２、６に設けることもできる。すなわ
ち、まず導電性接着剤を治具に転写塗布し、引き続き治
具に転写された導電性接着剤を回路基板４の電極端子６
上に転写塗布したのち硬化させることで突起電極７を形
成することができる。さらには、突起電極７は微細加工
を考えた場合、半導体技術で用いられているフォトリソ
グラフィ法を用いることも可能である。すなわち、回路
基板４上にレジストを塗布しパターニングした後、導電
性接着剤をレジスト穴に埋め込み導電性接着剤を硬化し
たのちレジストを除去することで突起電極７を形成する
ことができる。
【００３７】なお、絶縁性熱硬化型樹脂８は、無機フィ
ラー、例えば、平均粒径が５μｍ程度の無機フィラーを
含んでいることが好ましい。また半導体素子１と回路基
板４とを離間させている突起電極７の平均高さは無機フ
ィラーの平均粒径と同等以上であることが好ましいとさ
れる。すなわち、突起電極７の平均高さが無機フィラー
の平均粒径と同等以上であるならば、突起電極７の少な
くとも収縮方向の動作が阻害される恐れはなくなり、良
好な導通接続関係が確保されるからである。
【００３８】なお、本実施の形態における導電性接着剤
に含まれた導電性微粉末は例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，
Ｎｉ，Ａｌから選択された少なくとも１種類の金属粉末
もしくはＣ粉末である。
【００３９】また、本実施の形態における絶縁性熱硬化
型樹脂８は、例えばエポキシ樹脂，フェノール樹脂，ポ
リイミド樹脂，アクリル樹脂，ポリウレタン樹脂のいず
れかを含んだ架橋型反応性樹脂から選択された少なくと
も１種類のものであり、この絶縁性熱硬化型樹脂８は、
Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＳｉＣ，ＳｉＯ2 及びＡｌＮ粉末シ
リカ，酸化チタン，アルミナを含む化合物、窒化アルミ
ナを含む窒化化合物、炭化珪素を含む炭化化合物、もし
くは、珪素化合物から選択された少なくとも１種類の無
機フィラーを含んでいる。
【００４０】なお、この絶縁性熱硬化型樹脂８は、カッ
プリング剤，分散剤，応力緩和剤，着色剤及び離型剤か
ら選択された少なくとも１種類が添加されたものが好ま
しい。
【００４１】また、本実施の形態では、突起電極７が弾
力性に富んだ導電性材料を用いて形成された一体物であ
るとしているが、一体物である必然性があるわけではな
く、例えば、図３で例示するような複合的な構成とされ
たものであってもよいことは勿論である。すなわち、こ
の際における突起電極７は、弾力性に富んだ絶縁性樹脂
からなる基体１０の表面上に導電性被膜１１が形成され
たものであり、絶縁性樹脂は熱可塑型樹脂もしくは熱硬
化型樹脂である。なお導電性被膜１１は、例えばＡｕ，
Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｃｒから選択された少
なくとも１種類の金属材料を蒸着やスパッタリングなど
の手法で被着したものとなっている。
【００４２】そして、このような複合構成とされた突起
電極７であれば、基体１０となる絶縁性樹脂の材質を選
択することによって突起電極７の有する弾性力を任意に
調整し得るという利点が確保される。なお、図３では突
起電極７が回路基板４の電極端子６上に設けられている
が、突起電極７を半導体素子１の電極端子２上に設けて
もよく、また、この突起電極７が圧縮された状態となっ
ていることが好ましいのは上記した通りである。
【００４３】なお、本発明においては弾力性に富んだ突
起電極７としているが、突起電極７の弾力性は、ヤング
率にして２０ＧＰａ以下とするのが好ましい。以下、そ
の理由を説明する。製造時における電子部品及び回路基
板それぞれに対する加圧力は、突起電極７に集中するた
め、その応力により突起電極７やその接続部位に悪影響
や損傷が生じることが危惧される。これに対して、一般
的な回路基板であるＦＲグレードＦＲ−４の回路基板
（例えば、耐熱性ガラス基材エポキシ樹脂積層板）で
は、ヤング率がおおよそ２０ＧＰａであることが知られ
ている。そこで、突起電極７のヤング率を２０ＧＰａ以
下とすることで、突起電極７の方が回路基板４より弾力
性をもった状態にする。これにより、弾力性を有する突
起電極７が、突起電極７に対する製造時の加圧力集中を
緩和することになり、加圧力集中による応力で突起電極
７やその接続部位に悪影響や損傷が生じることを防止で
きる。
【００４４】なお本発明においては、突起電極７が圧縮
状態とあるが、この圧縮量は少なくとも突起電極高さの
１０％以上であることが好ましい。これは次のような理
由によっている。すなわち、突起電極形成時において
は、その高さのばらつきはその高さ寸法に対して±１０
％生じるのはある程度避けきれない。そこで、突起電極
７の圧縮量をその高さ寸法の＋１０％以上とすること
で、すべての突起電極７において安定した圧縮状態を維
持することが可能となる。
【００４５】つぎに、図１で例示した半導体素子装置の
製造方法を、図４及び図５に基づいて説明する。まず、
図４で例示する第１の製造方法では、半導体素子１の多
数個が形成された半導体ウエハを通常の半導体プロセス
に従って作製し、個々の半導体素子１として切断するこ
とが実行される。一方、回路基板４においては、その主
面上に回路パターン５及び電極端子６が形成された後、
弾力性に富んだ突起電極７を電極端子６上に形成するこ
とが実行される。そして、図４（ａ）で例示するよう
に、この回路基板４上の必要領域、つまり、半導体素子
１搭載部分に対して液体状とされた絶縁性熱硬化型樹脂
８を所定量だけ塗布する。
【００４６】引き続き、突起電極７を介して電極端子
２，６同士が対向する状態となるように位置合わせした
うえで半導体素子１を回路基板４上に搭載する。そし
て、図４（ｂ）で例示するように、半導体素子１の背面
側から圧力を加えて加圧しながら半導体素子１を回路基
板４へと押し付けると、半導体素子１及び回路基板４そ
れぞれの電極端子２，６間に介装された突起電極７が圧
縮されるのと同時に、絶縁性熱硬化型樹脂８が半導体素
子１及び回路基板４間にわたって押し拡げられる。その
後、加熱することによって絶縁性熱硬化型樹脂８を硬化
させると、半導体素子１及び回路基板４の双方は所定の
間隔を介したうえで安定的に固定される。したがって、
突起電極７は圧縮された状態にあることとなり、半導体
素子１及び回路基板４それぞれの電極端子２，６同士は
圧縮状態にある突起電極７を介して導通接続されている
ことになる。
【００４７】また、第２の製造方法においては、図５
（ａ）で例示するように、液体状とされた絶縁性熱硬化
型樹脂８に代えてフィルム状とされた絶縁性熱硬化型樹
脂８を、突起電極７を含む半導体素子１搭載領域に貼り
付けることが実行されており、フィルム状の絶縁性熱硬
化型樹脂８が装着された回路基板４上には、突起電極７
を介して電極端子２，６同士が対向する状態となるよう
に位置合わせしたうえ半導体素子１が搭載される。引き
続き図５（ｂ）で例示するように、半導体素子１の背面
側から圧力を加えることによって半導体素子１を回路基
板４へと押し付けながら加熱すると、半硬化状態にある
絶縁性熱硬化型樹脂８が溶融軟化して半導体素子１及び
回路基板４間にわたって押し拡げられるとともに、電極
端子２，６間に介装された突起電極７が圧縮される。さ
らに加熱を続けることで絶縁性熱硬化型樹脂８を硬化さ
せると、半導体素子１及び回路基板４の双方は所定の間
隔を介したうえで安定的に固定されていることになる。
したがって、突起電極７は圧縮された状態にあることと
なり、半導体素子１及び回路基板４それぞれの電極端子
２，６同士は圧縮状態にある突起電極７を介して導通接
続されていることになる。
【００４８】ところで、第１の製造法及び第２の製造法
を用いて半導体素子を作製する場合において、絶縁性熱
硬化型樹脂８に無機フィラー１３が含まれていると、無
機フィラー１３が突起電極７にめり込んた状態となり、
めり込んだ無機フィラー１３が突起電極７と電極端子２
との間に挟み込まれてしまうことが生じる。このとき、
突起電極７が比較的硬く、かつ実装時において半導体素
子１に加える圧力が小さい場合には、図６（ａ）に示す
ように、無機フィラー１３が突起電極７と電極端子２の
間に噛み込んでしまって、両者の電気的導通を阻害する
恐れがある。
【００４９】上記問題の解決策としては、図６（ｂ）に
示すように、半導体素子１背面から加える圧力を大きく
して無機フィラー１３を突起電極７にめり込ませ、これ
によって突起電極７と電極端子２との間の接触面積を大
きくすればよい。しかしながら、そうすると、上記加圧
力により半導体素子１及び回路基板４にダメージを与え
ることが危惧される。そこで、突起電極７の硬度を無機
フィラー１３の硬度よりも小さくして、容易に無機フィ
ラー１３が突起電極７にめり込むようにすれば、上記加
圧力を小さくして、半導体素子１及び回路基板４にダメ
ージを与えないようにすることができる。
【００５０】また、第１の製造法及び第２の製造法にお
いて半導体素子１を背面側から加圧しながら回路基板４
に対して押し付け加熱する温度は、突起電極７のガラス
転移点温度（Ｔｇ）以上であることが好ましい。すなわ
ち、Ｔｇ以上の温度で突起電極７は柔らかくなり変形し
やすくなるので、半導体素子１を背面側から加圧する力
を低減することができ、半導体素子１及び回路基板４に
ダメージを与えない。さらには、突起電極７が柔らかく
なるので容易に無機フィラー１３が突起電極７にめり込
むので、半導体素子１を背面から加圧する力を低減する
ことができ、半導体素子１及び回路基板４にダメージを
与えない。
【００５１】また、第３の製造方法を用いれば図６
（ａ）に示すような接続不良は起こらない。第３の製造
方法について、図７に基づいて説明する。まず回路基板
４の電極端子６上に弾力性に富んだ突起電極７を形成す
る。そして、図７（ａ）で示すように、この回路基板４
上の必要領域に所定量だけ熱硬化型樹脂１２を塗布す
る。つまり半導体素子１を回路基板４上に搭載した時、
熱硬化型樹脂１２が半導体素子１と回路基板４との電気
的接合部分に到達しない程度の量の熱硬化型樹脂１２を
回路基板４上に塗布する。
【００５２】その後、突起電極７を介して電極端子２，
６同士が対向する状態となるように位置合わせしたうえ
で半導体素子１を回路基板４上に搭載し、図７（ｂ）で
例示するように、半導体素子１の背面側から圧力を加え
て加圧しながら半導体素子１を回路基板４へと押し付け
る。これにより、半導体素子１及び回路基板４それぞれ
の電極端子２，６間に介装された突起電極７が圧縮さ
れ、この状態を保持したまま、熱硬化型樹脂１２を加熱
硬化させることで、半導体素子１及び回路基板４の双方
を所定の間隔を介したうえで安定的に固定する。これに
より、突起電極７は圧縮された状態となり、半導体素子
１及び回路基板４それぞれの電極端子２，６同士は圧縮
状態にある突起電極７を介して導通接続されることにな
る。
【００５３】さらに、半導体素子１と回路基板４との間
に絶縁性熱硬化型樹脂８を注入し、その後、絶縁性熱硬
化型樹脂８を加熱硬化させる。これにより、半導体素子
１と回路基板４との固定はさらに強化なものとなり、半
導体素子装置の品質が向上する。この工法を用いると、
突起電極７の接続時点において、その接続部位には熱硬
化型樹脂が存在しないので、無機フィラー１３を含んだ
絶縁性熱硬化型樹脂８を用いた場合であっても、半導体
素子１と回路基板４との間の接続部分には図６（ｃ）に
示すように、無機フィラー１３は全く存在しないので、
無機フィラー１３が突起電極７と電極端子２の間に噛み
込まれる恐れはない。よって図６（ａ）に示したような
無機フィラー１３の噛み込みによる導通を阻害するとい
った不良は起こらず、接続品質の優れた導通をとること
ができる。
【００５４】また、第３の製造法においても半導体素子
１を背面側から加圧しながら回路基板４に対して押し付
け加熱する温度は、突起電極７のＴｇ以上であることが
好ましい。このことにより、突起電極が容易に変形し得
るので、半導体素子１を背面側から加圧する力を低減す
ることができ、半導体素子１及び回路基板４にダメージ
を与えなくなる。
【００５５】なお、第３の製造方法においては、絶縁性
熱硬化樹脂８を注入し硬化させる工程を省略することも
できる。その場合、図７（ｂ）に示すように、突起電極
７の圧縮状態は、熱硬化型樹脂１２によって保持される
ので、圧縮された突起電極７を介して半導体素子１と回
路基板４とが電気的導通をとるという、本発明の半導体
素子装置の構造は作製可能となる。
【００５６】ところで、以上説明した本実施の形態にあ
っては、突起電極７は、半導体素子１もしくは回路基板
４のいずれか一方の電極端子２，６上に設けるとした
が、好ましくは、回路基板４の電極端子６上に突起電極
７を設けるのがよい。これは次のような理由によってい
る。すなわち、回路基板４の電極端子６上に突起電極７
を設ければ、半導体素子１の電極端子２上に突起電極７
を設けておく必要がなくなる。そうすれば、突起電極７
の形成に伴う不都合があったとしても半導体素子１に対
してダメージを与える恐れが全くないという利点が確保
される。
【００５７】そして、このような回路基板４の一例とし
ては、図２で例示したように、弾力性に富んだ導電性材
料を用いて形成された一体物である突起電極７が電極端
子６上に設けられてなるものが考えられ、ここでの突起
電極７は、導電性微粉末が絶縁性樹脂中に混入された導
電性接着剤を用いて形成されたものとなっている。な
お、導電性接着剤に含まれた絶縁性樹脂は熱可塑型樹脂
または熱硬化型樹脂であり、熱硬化型樹脂である場合に
は、半硬化状態とされていることが好ましい。なお、導
電性接着剤に含まれた導電性微粉末は、例えばＡｕ，Ａ
ｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌから選択された少なくとも１種類
の金属粉末もしくはＣ粉末である。さらに、回路基板４
の他の例としては、図３で例示したように、弾力性に富
んだ絶縁性樹脂からなる基体１０の表面上に導電性被膜
１１が形成されてなる複合構成の突起電極７が電極端子
６上に設けられたものも考えられる。なお、導電性被膜
１１は、例えばＡｕ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｚｎ，
Ｃｒから選択された少なくとも１種類の金属材料を用い
て形成されたものとなる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる電
子部品装置であれば、電子部品及び回路基板間の電気的
接続が弾力性に富んだ突起電極を介したうえで行われて
いるので、製造時における電子部品及び回路基板それぞ
れの電極端子に対する加圧力の集中が緩和されることに
なり、これらが悪影響や損傷を受けがたくなるという効
果が得られる。そして、製造後における絶縁性熱硬化型
樹脂の経時的な劣化に伴う弛緩が発生したとしても、弾
力性に富んだ突起電極が絶縁性熱硬化型樹脂の弛緩を許
容し得るため、導通接続関係の不良化が抑制されること
になり、製品品質の維持や長寿命化を図ることもでき
る。
【００５９】したがって、本発明にかかる電子部品装置
によれば、電極端子同士の確実かつ安定した導通接続関
係を長期にわたって確保し続けることが可能となり、製
品品質の大幅な向上を実現できるという優れた利点が確
保されることになる。また、本発明にかかる電子部品の
製造方法によれば、上記したような電子部品装置を容易
に製造し得ることとなり、さらに、本発明にかかる構成
とされた回路基板を用いることに伴っては電子部品装置
の製造がきわめて容易化されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる半導体素子装置の要部構
造を例示する断面図である。
【図２】本実施の形態にかかる回路基板の要部構造を例
示する断面図である。
【図３】変形例に係る突起電極の構造を例示する断面図
である。
【図４】本実施の形態にかかる半導体素子装置の第１の
製造手順を例示する断面図である。
【図５】本実施の形態にかかる半導体素子装置の第２の
製造手順を例示する断面図である。
【図６】本実施の形態にかかる半導体素子と回路基板の
接続を例示する断面図である。
【図７】本実施の形態にかかる半導体素子装置の第３の
製造手順を例示する断面図である。
【図８】ＡＣＦ工法を採用して製造された半導体素子装
置の要部構造を例示する断面図である。
【図９】ＮＣＦ工法を採用して製造された半導体素子装
置の要部構造を例示する断面図である。
【図１０】ＳＢＢ工法を採用して製造された半導体素子
装置の要部構造を例示する断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体素子（電子部品） ２ 電極端子 ４ 回路基板 ６ 電極端子 ７ 突起電極 １０ 基体 １１ 導電性被膜 １３ 無機フィラー １０１ 半導体素子 １０２ 電極端子 １０４ 回路基板 １０６ 電極端子 １１７ 突起電極 １１８ 導電性接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊野 豊 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 小野 正浩 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

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 いずれか一方の電極端子上に設けられた
    突起電極を介して互いの電極端子同士が導通接続された
    電子部品及び回路基板を備えており、突起電極は弾力性
    に富んだ導電性材料を用いて形成されたものであること
    を特徴とする電子部品装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載した電子部品装置であっ
    て、 突起電極は圧縮された状態にあることを特徴とする電子
    部品装置。
  3. 【請求項３】 請求項１もしくは請求項２に記載した電
    子部品装置であって、 突起電極は、導電性微粉末が絶縁性樹脂中に混入された
    導電性接着剤を用いて形成されたものであることを特徴
    とする電子部品装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載した電子部品装置であっ
    て、 導電性接着剤に含まれた絶縁性樹脂は、熱可塑型樹脂で
    あることを特徴とする電子部品装置。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載した電子部品装置であっ
    て、 導電性接着剤に含まれた絶縁性樹脂は、熱硬化型樹脂で
    あることを特徴とする電子部品装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載した電子部品装置であっ
    て、 熱硬化型樹脂は、半硬化状態にあることを特徴とする電
    子部品装置。
  7. 【請求項７】 いずれか一方の電極端子上に設けられた
    突起電極を介して互いの電極端子同士が導通接続された
    電子部品及び回路基板を備えており、突起電極は弾力性
    に富んだ絶縁性樹脂からなる基体の表面上に導電性被膜
    が形成されたものであることを特徴とする電子部品装
    置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載した電子部品装置であっ
    て、 突起電極は圧縮された状態にあることを特徴とする電子
    部品装置。
  9. 【請求項９】 請求項１，請求項２，請求項７もしくは
    請求項８のいずれかに記載した電子部品装置であって、 電子部品及び回路基板間には、絶縁性熱硬化型樹脂が充
    填されていることを特徴とする電子部品装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載した電子部品装置であ
    って、 絶縁性熱硬化型樹脂は、無機フィラーを含んだものであ
    ることを特徴とする電子部品装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載した電子部品装置で
    あって、 突起電極の平均高さは、無機フィラーの平均粒径と同等
    以上であることを特徴とする電子部品装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１０に記載した電子部品装置で
    あって、突起電極の硬度は、無機フィラーの硬度より低
    いことを特徴とする電子部品装置。
  13. 【請求項１３】 請求項９ないし請求項１２のいずれか
    に記載した電子部品装置を製造する方法であって、 弾力性に富んだ突起電極が電極端子上に形成された回路
    基板を用意し、液体状もしくはフィルム状とされた絶縁
    性熱硬化型樹脂を回路基板上の電子部品搭載部分に配置
    する工程と、 電極端子同士が突起電極を介して対向する状態で電子部
    品を回路基板上に搭載し、電子部品を回路基板へと加圧
    しながら押し付けるのに伴って突起電極を圧縮すると同
    時に絶縁性熱硬化型樹脂を電子部品及び回路基板間に押
    し拡げたうえ、加熱して絶縁性熱硬化型樹脂を硬化させ
    る工程と、 を含んでいることを特徴とする電子部品装置の製造方
    法。
  14. 【請求項１４】 請求項９ないし請求項１２のいずれか
    に記載した電子部品装置を製造する方法であって、 弾
    力性に富んだ突起電極が電極端子上に形成された回路基
    板を用意し、当該回路基板上の必要領域に熱硬化型樹脂
    を配置する工程と、 電極端子同士が突起電極を介して対向する状態で電子部
    品を回路基板上に搭載したうえで、電子部品を回路基板
    に対して相対的に加圧しながら加熱することで突起電極
    が圧縮した状態で熱硬化型樹脂を硬化させる工程と、 を含んでいることを特徴とする電子部品装置の製造方
    法。
  15. 【請求項１５】請求項１３もしくは１４に記載した電子
    部品装置の製造方法であって、 電子部品を回路基板に対して相対的に加圧しながら加熱
    する温度は、突起電極のガラス転移点温度（Ｔｇ）以上
    であることを特徴とする電子部品装置の製造方法。
  16. 【請求項１６】電子部品の電極端子と導通接続する突起
    電極が電極端子上に設けられており、この突起電極は弾
    力性に富んだ導電性材料を用いて形成されたものである
    ことを特徴とする回路基板。
  17. 【請求項１７】請求項１６に記載した回路基板であっ
    て、 突起電極は、導電性微粉末が絶縁性樹脂中に混入された
    導電性接着剤を用いて形成されたものであることを特徴
    とする回路基板。
  18. 【請求項１８】請求項１６に記載した回路基板であっ
    て、 導電性接着剤に含まれた絶縁性樹脂は、熱可塑型樹脂で
    あることを特徴とする回路基板。
  19. 【請求項１９】請求項１６に記載した回路基板であっ
    て、 導電性接着剤に含まれた絶縁性樹脂は、熱硬化型樹脂で
    あることを特徴とする回路基板。
  20. 【請求項２０】請求項１９に記載した回路基板であっ
    て、 熱硬化型樹脂は、半硬化状態にあることを特徴とする回
    路基板。
  21. 【請求項２１】電子部品の電極端子と導通接続する突起
    電極が電極端子上に設けられており、この突起電極は弾
    力性に富んだ絶縁性樹脂からなる基体の表面上に導電性
    被膜が形成されたものであることを特徴とする回路基
    板。
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