JP2001189171A - 異方性導電接続材料 - Google Patents

異方性導電接続材料

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂製のパッシベーション膜およびこの膜よ
り低い位置に電極を有する半導体素子と回路基板の接続
の場合でも、パッシベーション膜を傷つけることなく、
機械的固着とともに、対向する電極間の電気的接続を
得、隣接する電極間の絶縁を保持することが可能な異方
性導電接続材料を提供することである。 【解決手段】 パッシベーション膜５より低い位置に電
極４を有する半導体素子３を接着剤成分７と導電性粒子
８を含む接続材料６により回路基板１に接続する際、導
電性粒子として高分子核材粒子８ａの表面に金属層８ｂ
を被覆した粒子であって、粒径ｄがパッシベーション膜
５と電極４の高さの差ｈの１．５倍以上であり、電極４
間の間隔ｓの０．５倍以下の粒子を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパッシベーション膜
よりも低い位置に電極を有する半導体素子と回路基板を
接続するための異方性導電接続材料に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体を回路基板に実装する技術とし
て、ベアチップのような半導体素子を異方性導電接続材
料（以下、ＡＣＦという場合がある）により基板に機械
的および電気的に接続する方法がある。この方法では半
導体素子と回路基板の電極を対向させ、ＡＣＦを介在さ
せて熱圧着することにより、両者の機械的固着ととも
に、対向する電極間を電気的に接続し、隣接する電極間
は絶縁状態に保持する。このような方法に適用される半
導体素子は、電極としてバンプと呼ばれる突起で形成さ
れた電極を備えており、基板側の電極も導体パターンと
して突起状に形成されている。このため従来は突起電極
同士の接続が一般的であった。
【０００３】ところが電極の挟ピッチ化に伴って、バン
プの形成が困難になり、バンプすなわち突起物を形成し
ない電極を有する半導体素子を直接基板に接続する方法
が提案されている。このようなバンプのない半導体素子
はパッシベーション膜よりも低い位置に電極を有するの
で、従来とは異なる接続材料が必要になる。
【０００４】このような接続材料として、特開平４−３
０５４２号には、電極の硬度より大きく、パッシベーシ
ョン膜の硬度より小さい硬度の導電性粒子を含む異方性
導電接続材料が示されていて、このような導電性粒子と
してニッケル粒子が使用されている。しかしニッケルよ
り硬度の大きいパッシベーション膜は限られてしまい、
ポリイミド樹脂のような樹脂からなるパッシベーション
膜には適用できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、樹脂
製のパッシベーション膜およびこの膜より低い位置に電
極を有する半導体素子と回路基板の接続の場合でも、パ
ッシベーション膜を傷つけることなく、機械的固着とと
もに、対向する電極間の電気的接続を得、隣接する電極
間の絶縁を保持することが可能な異方性導電接続材料を
提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は次の異方性導電
接続材料である。 （１） パッシベーション膜より低い位置に電極を有す
る半導体素子と、前記電極に対応する電極を有する回路
基板とを接続するための接続材料であって、絶縁性の接
着剤成分および導電性粒子を含み、前記導電性粒子は高
分子核材粒子の表面を金属層で被覆した粒子であり、導
電性粒子の平均粒径がパッシベーション膜の高さと半導
体素子の電極の高さとの差の１．５倍以上である異方性
導電接続材料。 （２） 導電性粒子の平均粒径が隣接する電極間の間隔
の０．５倍以下である上記（１）記載の異方性導電接続
材料。 （３） 導電性粒子が高分子核材粒子を被覆した金属層
の表面をさらに絶縁性樹脂で被覆したものである上記
（１）または（２）記載の異方性導電接続材料。 （４） 導電性粒子の硬度（Ｋ値）が５００〜１０００
０Ｎ／ｍｍ2である上記（１）ないし（３）のいずれか
に記載の異方性導電接続材料。 （５） 導電性粒子における金属層のＭｏｈｓ硬さが１
〜６である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の
異方性導電接続材料。
【０００７】本発明の異方性導電接続材料により接続の
対象となる被接続部材の一方は、半導体素子上のパッシ
ベーション膜より低い位置に電極を有する半導体素子で
ある。このような半導体素子はバンプレスＩＣと呼ばれ
るような電極にバンプ等の突起物を有しない半導体素子
があげられる。このような半導体素子は電極の周囲にパ
ッシベーション膜を有し、パッシベーション膜よりも電
極の方が低くなっている。パッシベーション膜として
は、ポリイミド樹脂、ポリベンゾシクロブテン、ポリテ
トラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））等の樹
脂が用いられる。電極としてはアルミニウム、銅等が使
用される。アルミニウムの場合は表面に酸化膜が形成さ
れる。このような半導体素子としては、ベアチップと呼
ばれる裸の半導体チップがあげられ、このようなベアチ
ップはフェイスダウンの形で回路基板に接続される。
【０００８】このような半導体素子を接続する他方の被
接続体は回路基板であって、上記半導体素子の電極に対
応する位置に電極を有し、この電極から回路パターンが
基板の他の部分に伸びるように形成される。回路基板と
してはエポキシ樹脂／ガラス基板等の樹脂基板、ガラス
基板、ポリイミド樹脂等からなるフレキシブル樹脂基板
等があげられる。電極は銅、銀、アルミニウム等の一般
の導体が使用される。
【０００９】このような被接続部材としての半導体素子
と回路基板を接続する異方性導電接続材料は、熱硬化性
樹脂を含有する絶縁性接着剤成分および導電性粒子を含
む。この接続材料を被接続部材間に介在させ、両側から
加圧して相対する電極を押しつけて導電性粒子と接触さ
せ、樹脂を電極の存在しない部分に集め、この部分では
導電性粒子を分散させた状態で硬化させて接続すること
により、被接続部材間の機械的固着および対向する電極
間の電気的接続を得るとともに、隣接する電極間の絶縁
性を保持するように構成される。
【００１０】本発明の接続材料の絶縁性接着剤成分に用
いる熱硬化性樹脂の主剤樹脂としてはエポキシ樹脂、ウ
レタン樹脂、フェノール樹脂、水酸基含有ポリエステル
樹脂、水酸基含有アクリル樹脂など、硬化剤との併用に
より加熱下またはＵＶ等の光照射下により硬化する樹脂
が制限なく使用できるが、特にその硬化温度、時間、保
存安定性等のバランスからエポキシ樹脂が好ましい。エ
ポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、
エポキシノボラック樹脂または分子内に２個以上のオキ
シラン基を有するエポキシ化合物等が使用できる。この
ほかラジカル重合型の樹脂であってもよい。これらの樹
脂には市販品がそのまま使用できる。
【００１１】上記の熱硬化性樹脂の主剤樹脂は一般に硬
化剤と併用することにより硬化反応を行うことができる
が、主剤樹脂に硬化反応に寄与する官能基が結合してい
る場合は硬化剤を省略することができる。硬化剤として
はイミダゾール、アミン、酸無水物、ヒドラジッド、ジ
シアンジアミド、これらの変性物など、加熱、光照射等
により主剤樹脂と反応して硬化反応を行うものが使用で
き、市販品でもよい。このような硬化剤としては潜在性
硬化剤が好ましい。
【００１２】潜在性硬化剤は常温における製造、保存な
らびに比較的低温（４０〜８０℃）による乾燥時には硬
化反応を行わず、硬化温度における加熱加圧（熱圧着）
またはＵＶ等の光照射により硬化反応を行う硬化剤であ
る。このような潜在性硬化剤としてはイミダゾール、ア
ミン等の上記の硬化剤成分をマイクロカプセル化したも
のなどが特に好ましく、市販品をそのまま使用すること
もできる。熱活性の場合、硬化開始温度としては８０〜
１５０℃のものが好ましい。
【００１３】本発明では接続材料に塗布性あるいはフィ
ルム形成性を付与するために、熱可塑性高分子材料を接
着剤成分に配合することができる。このような熱可塑性
高分子材料としてはフェノキシ樹脂、ポリエステル樹
脂、アクリル樹脂、ＮＢＲ、ＳＢＲ等が使用できる。こ
のほか本発明の接着剤成分には界面活性剤、カップリン
グ剤、老化防止剤等の添加剤を配合することができる。
接着剤成分中に配合するこれらの成分の配合割合は、熱
可塑性高分子材料が熱硬化性樹脂に対して０〜４０重量
％、好ましくは１〜３０重量％、他の添加剤が樹脂成分
の合計量に対して０〜１０重量％、好ましくは１〜５重
量％とすることができる。
【００１４】上記の接着剤成分とともに接続材料に配合
される導電性粒子は、高分子核材粒子をメッキ等により
導電材で被覆した導電被覆粒子であり、これらの導電性
の粒子を絶縁性樹脂で被覆した絶縁被覆導電粒子でもよ
い。このような導電性粒子は接着剤成分に対して２〜４
０容量％、好ましくは５〜２５容量％配合することがで
きる。
【００１５】前記導電被覆粒子を構成する高分子核材粒
子としては、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、シリコーン
樹脂、アクリル樹脂、アクリル／スチレン樹脂（アクリ
レートとスチレンとの共重合体）、ポリオレフィン樹
脂、メラミン樹脂またはベンゾグアナミン樹脂等の合成
樹脂、ジビニルベンゼン架橋体；ＮＢＲまたはＳＢＲ等
の合成ゴム；これらの混合物などからなる粒子が使用で
きる。これらの中ではスチレン樹脂、アクリル樹脂、ア
クリル／スチレン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニ
ルベンゼン架橋体が好ましい。高分子核材粒子の硬度ま
たは弾性等は特に制限されず、適宜所望する硬度または
弾性等を有するものを選択することができる。
【００１６】上記高分子核材粒子を被覆する金属層とし
ては、ニッケル、金、銅、銀等の金属が１種または２種
以上使用できるがニッケルが好ましい。これらの金属は
高分子核材粒子表面に無電解または電解メッキにより膜
状に被覆されているのが好ましい。金属層の膜厚は５〜
３００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍであるのが望
ましい。特に下地としてニッケルメッキを施し、その上
に金メッキを施したものが好ましく、この場合、ニッケ
ル下地メッキの膜厚は１０〜３００ｎｍ、好ましくは３
０〜２００ｎｍ、金メッキの膜厚は５〜１００ｎｍ、好
ましくは１０〜３０ｎｍとするのが望ましい。
【００１７】導電被覆粒子を絶縁性樹脂で被覆する場合
の絶縁性樹脂としては、前記絶縁性接着剤に不溶または
難溶であり、熱圧着により被覆が溶融または破壊されて
導電性を付与する絶縁性の樹脂が制限なく使用できる
が、アクリル樹脂、スチレン樹脂またはアクリル／スチ
レン樹脂が好ましい。絶縁性樹脂は導電被覆粒子表面に
膜状に絶縁被覆されているのが好ましく、特にアクリル
樹脂架橋膜、スチレン樹脂架橋膜またはアクリル／スチ
レン樹脂架橋膜で絶縁被覆されているのが好ましい。絶
縁性樹脂の膜厚は０．０５〜２μｍ、好ましくは０．１
〜０．５μｍであるのが望ましい。
【００１８】本発明ではこのような導電性粒子として、
平均粒径（ｄ）がパッシベーション膜の高さと半導体素
子の電極の高さとの差（ｈ）の１．５倍以上、好ましく
は１．５〜５倍のものを用いる。本発明で用いる導電性
粒子は高分子核材粒子の表面を金属層で被覆しているた
め弾性を有し、電極間で加圧されると圧縮される。この
ためパッシベーション膜と電極との高さの差（ｈ）より
若干大きい平均粒径の導電性粒子を用いても十分な電気
的接続は得られないが、上記差（ｈ）の１．５倍以上の
平均粒径を有する導電性粒子を用いることにより、十分
な電気的接続を得ることができる。
【００１９】本発明では導電性粒子の平均粒径（ｄ）
は、隣接する電極間の間隔（ｓ）の０．５倍以下、好ま
しくは０．０１〜０．５倍とするのが好ましい。粒径が
大きい場合には、隣接する電極間では導電性粒子が横方
向に接触して短絡する可能性があるが、上記の平均粒径
とすることにより、隣接する電極間の短絡による絶縁不
良が防止される。
【００２０】本発明では導電性粒子の硬度（Ｋ値）が５
００〜１００００Ｎ／ｍｍ2、好ましくは１０００〜８
０００Ｎ／ｍｍ2とするのが好ましい。ポリイミド樹脂
等の樹脂製のパッシベーション膜は金属粒子によって傷
付きやすいが、上記の硬度（Ｋ値）とすることによりパ
ッシベーション膜の傷付を防止することが可能になる。
【００２１】ここで、上記硬度（Ｋ値）について説明す
る。ランダウーリフシッツ理論物理学教程『弾性理論』
（東京図書１９７２年発行）４２頁によれば、半径がそ
れぞれＲ、Ｒ′の二つの弾性球体の接触問題は次式によ
り与えられる。
【数１】 ｈ＝Ｆ2/3［Ｄ2（１／Ｒ＋１／Ｒ′）］1/3 ・・・（１） Ｄ＝（３／４）［（１−σ2）／Ｅ＋（１−σ′2）／Ｅ′］ ・・・（２） （式中、ｈはＲ＋Ｒ′と両球の中心間の距離の差、Ｆは
圧縮力、Ｅ，Ｅ′は二つの弾性球の弾性率、σ，σ′は
弾性球のポアッソン比を表す。）一方の球を剛体の板に
置き換えて他方の球と接触させ、かつ両側から圧縮する
場合、Ｒ′→∞、Ｅ≫Ｅ′とすると、近似的に次式が得
られる。
【数２】 Ｆ＝（２1/2／３）（Ｓ3/2）（Ｅ・Ｒ1/2）（１−σ2） ・・・（３） （式中、Ｓは圧縮変形量を表す。）
【００２２】ここで、次式によりＫ値を定義する。
【数３】 Ｋ＝Ｅ／（１−σ2） ・・・（４） 式（３）と式（４）から容易に次式が得られる。
【数４】 Ｋ＝（３／√２）・Ｆ・Ｓ-3/2・Ｒ-1/2 ・・・（５） このＫ値は球体の硬さ（硬度）を普偏的かつ定量的に表
すものである。従って、Ｋ値により微粒子の硬さを定量
的かつ一義的に表すことが可能である。
【００２３】Ｋ値は下記測定方法により測定することが
できる。平滑表面を有する鋼板の上に試料粒子を散布
し、その中から１個の試料粒子を選ぶ。次に、粉体圧縮
試験機（例えば、ＰＣＴ−２００型、島津製作所製）を
用いて、ダイヤモンド製の直径５０μｍの円柱の平滑な
端面で試料粒子を圧縮する。この際、圧縮荷重を電磁力
として電気的に検出し、圧縮変位を作動トランスによる
変位として電気的に検出する。そして図２に示す圧縮変
位−荷重の関係が求められる。この図２から試料粒子の
１０％圧縮変形における荷重値と圧縮変位がそれぞれ求
められ、これらの値と式（５）から図３に示すＫ値と圧
縮歪みの関係が求められる。ただし、圧縮歪みは圧縮変
位を試料粒子の粒子径で割った値を％で表したものであ
る。測定条件は以下の通りである。圧縮速度：定負荷速
度圧縮方式で毎秒２．７ｍＮの割合で荷重を増加させ
る。試験荷重：最大１００ｍＮ測定温度：２０℃
【００２４】また半導体素子の電極にアルミニウム等の
酸化膜のような絶縁性膜が形成される電極材料を用いる
と、絶縁性膜により導電不良が生じやすいが、このよう
な絶縁膜を突き破る硬度を有する金属層を高分子核材粒
子の表面に被覆すると導通不良を防止することができ
る。この場合、この金属層はパッシベーション膜を傷付
けないものであることが必要である。このため本発明で
用いる導電性粒子における金属層のＭｏｈｓ硬さが１〜
６、好ましくは２〜４のものを用いるのが好ましい。
【００２５】本発明の接続材料はペースト状またはフィ
ルム状の形態の製品とすることができる。ペースト状と
する場合は上記の各成分を選択することにより無溶媒で
ペースト状とすることができるが、一般的には各成分を
溶媒に溶解または分散させてペースト状とすることがで
きる。溶媒としては、アルコール、ケトン、エステル、
エーテル、フェノール類、アセタール、窒素含有炭化水
素のような溶媒が使用でき、例えば、トルエン、ＭＥ
Ｋ、酢酸エチル、セロソルブアセテート等があげられ
る。溶媒の使用量は、樹脂成分に対して２０〜４０重量
％程度である。フィルム状とする場合は上記のペースト
を剥離シートにフィルム状に塗布し、溶媒を揮発させる
ことにより成形することができる。
【００２６】上記の接続材料を相対する電極を有する被
接続部材としての半導体素子と回路基板間に介在させた
状態で、被接続部材の両側から加圧、加熱して、樹脂を
硬化させることにより接続を行う。接続材料がペースト
状の場合は半導体素子と回路基板の電極を含む接続領域
に接続材料を塗布し、乾燥後あるいは乾燥することなく
両者を重ねて圧着し、硬化させる。接続材料がフィルム
状の場合は、接続材料を回路基板と半導体素子間に介在
させて加圧、加熱、硬化を行う。硬化は加熱のほかＵＶ
等の光照射によって行うこともできる。
【００２７】上記の接続の工程では、回路基板と半導体
素子間に接続材料を介在させた状態で加熱して接続材料
の樹脂を溶解させ加圧すると、熱硬化性樹脂が熱硬化し
て固着接合体となる前に接続材料の樹脂は電極の対向す
る部分から電極のない部分に流れ、導電粒子が電極間に
残って電極間に接触して圧着する。電極のない部分に流
れた接着剤成分はその部分で硬化して回路基板と半導体
素子間を固着する。これにより対向する電極間の電気的
接続および基板と半導体素子間の機械的固着が行われ、
隣接する電極間の電気的絶縁が保持される。本発明の接
続材料を用いることにより、パッシベーション膜より低
い位置に電極を有する半導体素子を回路基板に接続する
場合でも機械的固着および電気的接続は良好に行われ
る。
【００２８】上記により回路基板に半導体素子を接続し
た接続体は、高分子核材粒子を金属層で被覆した導電性
粒子を用いるため、樹脂製のパッシベーション膜の場合
でもこれを傷付けることなく、しかもパッシベーション
膜より低い位置の電極を回路基板に効果的に接続するこ
とができる。これにより優れた接着性と電気的接続信頼
性が得られ、長期にわたり電極間の導通不良は発生しな
い。
【００２９】
【発明の効果】本発明の異方性導電接続材料によれば、
熱硬化性樹脂を含有する接着剤成分と、高分子核材粒子
を金属層で被覆した導電性粒子を含み、導電性粒子の平
均粒径を半導体素子の電極とパッシベーション膜の高さ
の差の１．５倍以上となるようにしたので、樹脂製のパ
ッシベーション膜を用いる場合でも優れた接着強度と電
気的接続性および絶縁保持性を有する接続体を製造する
ことができる。
【００３０】そして導電性粒子の平均粒径を隣接する電
極の間隙の０．５倍以下とすることにより、短絡による
導通不良を防止することができ、導電性粒子の金属層を
絶縁性樹脂で被覆することにより、さらにこの効果は増
大する。また導電性粒子として特定の硬度（Ｋ値）のも
のを用いることにより、パッシベーション膜の傷付を防
止できる。さらに特定のＭｏｈｓ硬さの金属層で被覆さ
れた導電性粒子を用いることにより、電極に絶縁被膜が
形成される場合でも電気的接続を良好にすることができ
る。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は実施形態の接続体の接続中の状
態を示す模式的断面図である。なお、図１では理解が容
易なように、実際よりも導電性粒子８の大きさは大き
く、数は少なく図示されている。
【００３２】図１において、１は回路基板で、電極２を
有する。３はＩＣチップ等の半導体素子で電極４および
その周囲にポリイミド樹脂製のパッシベーション膜５を
有する。電極４はパッシベーション膜５より低い位置に
設けられ、その高さの差はｈとなっている。電極２およ
び４は相対する位置に設けられ、これらが対向した状態
でフィルム状の接続材料６を挟んで接続される。接続材
料６は熱硬化性樹脂を含有する絶縁性の接着剤成分７と
導電性粒子８とから形成される。ペースト状接続材料を
用いるときは回路基板１にコーティングする。導電性粒
子８は高分子核材粒子８ａの表面を金属層８ｂで被覆し
た構造となっており、平均粒径ｄはパッシベーション膜
５と電極４の高さの差ｈの１．５倍以上、隣接する電極
４の間隔ｓの０．５倍以下となっている。
【００３３】接続方法は回路基板１の接続領域に接続材
料６を載せ、これを挟むように半導体素子３を電極に対
向させて置き、接続材料６を加熱しながら矢印ｘｙ方向
に加圧する。これにより接続材料６の接着剤成分７は溶
融して、電極２、４が存在しない部分の回路基板１と半
導体素子３間の間隙に流れて熱硬化性樹脂が硬化し、機
械的固着により接続体１０が得られる。導電性粒子８は
対向する電極２，４間に挟まれて電気的接続が行われる
とともに、隣接する電極２，２間または４，４間では絶
縁性が保たれる。
【００３４】この場合、導電性粒子８は前記範囲の硬度
（Ｋ値）を有するため、パッシベーション膜５を傷付け
ることはない。また高さの差ｈの１．５倍以上の粒径ｄ
を有するので、対向する電極２，４間に圧縮されて接触
を保ち、電気的接続が行われる。このとき、電極２また
は４に酸化膜等の絶縁被膜が形成される場合でも前記範
囲のＭｏｈｓ硬さとすることにより絶縁被膜を突き破っ
て電気的接続が行われる。この導電性粒子８は隣接する
電極２，２間または４，４間では接着剤成分７中に分散
して絶縁性が維持されるが、粒径ｄを電極間隔ｓの０．
５倍以下とすることにより、粒子が横方向に接触するこ
とによる短絡は防止される。
【００３５】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００３６】実施例１ エポキシ樹脂（エピコート１００９、油化シェルエポキ
シ（株）製、商品名）５０重量部と潜在性硬化剤（ＨＸ
３７２１、旭ダウ（株）製、商品名）４５重量部を混合
した熱硬化型の絶縁性接着剤成分中に、ベンゾグアナミ
ン樹脂粒子の表面にニッケルめっき層を形成した導電性
粒子（日本化学工業（株）製、平均粒子径ｄ＝５μｍ、
硬度（Ｋ値）７４９０Ｎ／ｍｍ2）５重量部を均一に分
散させた厚み２０μｍの異方導電性接続材料フィルムを
作製した。このフィルムを電極部表面の材質がアルミニ
ウム（厚み１μｍ）であるＩＣチップ（外形６．３ｍｍ
2、ｈ＝１．４μｍ、ｓ＝１００μｍ）とガラス／エポ
キシ製回路基板（電極材質銅（ニッケル／金めっき）電
極厚み１８μｍ）の間に挟み、１８０℃、１５０Ｎで２
０秒間熱圧着した。接続直後の導通抵抗は１端子あたり
５〜１０ｍΩ、隣接電極間の絶縁抵抗は１０8Ω以上
で、良好な接続ができた。
【００３７】実施例２ 実施例１で作製した熱硬化型の絶縁性接着剤成分中に、
同材質で平均粒径の異なる導電性粒子（日本化学工業
（株）製、平均粒子径ｄ＝３μｍ）５重量部を均一に分
散させた厚み２０μｍの接続材料フィルムを作製し、こ
れを実施例１で使用した評価材料と同仕様のＩＣチップ
と回路基板の間に挟み、実施例１と同条件にて熱圧着し
た。接続直後の導通抵抗は１端子あたり５〜１０ｍΩ、
隣接電極間の絶縁抵抗は１０8Ω以上で、良好な接続が
できた。
【００３８】実施例３ 実施例１で作製した熱硬化型の絶縁性接着剤成分中に、
同材質で平均粒径の異なる導電性粒子（日本化学工業
（株）製、平均粒子径ｄ＝１０μｍ）５重量部を均一に
分散させた厚み２０μｍの接続材料フィルムを作製し、
これを実施例１で使用した評価材料と同仕様のＩＣチッ
プと回路基板の間に挟み、実施例１と同条件にて熱圧着
した。接続直後の導通抵抗は１端子あたり５〜１０ｍ
Ω、隣接電極間の絶縁抵抗は１０8Ω以上で、良好な接
続ができた。
【００３９】実施例４ 実施例１で作製した熱硬化型の絶縁性接着剤成分中に、
同材質で平均粒径の異なる導電性粒子（日本化学工業
（株）製、平均粒子径ｄ＝２０μｍ）５重量部を均一に
分散させた厚み２０μｍの接続材料フィルムを作製し、
これを実施例１で使用した評価材料と同仕様のＩＣチッ
プと回路基板の間に挟み、実施例１と同条件にて熱圧着
した。接続直後の導通抵抗は１端子あたり５〜１０ｍ
Ω、隣接電極間の絶縁抵抗は１０8Ω以上で、良好な接
続ができた。
【００４０】実施例５ 実施例１で作製した異方導電性接続材料フィルムを電極
部表面の材質が金（厚み１μｍ）であるＩＣチップ（外
形６．３ｍｍ2、ｈ＝１．４μｍ、ｓ＝１００μｍ）と
ガラス／エポキシ製回路基板（電極材質銅（ニッケル／
金めっき）、電極厚み１８μｍ）の間に挟み、１８０
℃、１５０Ｎで２０秒間熱圧着した。接続直後の導通抵
抗は１端子あたり３〜８ｍΩ、隣接電極間の絶縁抵抗は
１０8以上で、良好な接続ができた。
【００４１】比較例１ 実施例１で作製した熱硬化型の絶縁性接着剤成分中に、
不定形ニッケル粒子（インコ社製、粒子径５μｍ以下、
硬度（Ｋ値）４００００Ｎ／ｍｍ2）５重量部を均一に
分散させた厚み２０μｍのフィルムを作製し、これを実
施例１で使用した評価材料と同仕様のＩＣチップとガラ
ス／エポキシ製回路基板の間に挟み、実施例１と同条件
にて熱圧着したところ、ニッケル粒子がパッシベーショ
ン膜を突き破り、ＩＣチップの回路を破壊する断線不良
が発生した。このときの接続抵抗は５〜１０００ｍΩ
で、ばらつきが大きく、不安定であった。従って、良好
な接続が得られなかった。
【００４２】比較例２ 実施例１で作製した熱硬化型の絶縁性接着剤成分中に、
傾斜合金粒子（旭化成（株）製、平均粒子径５μｍ、硬
度（Ｋ値）２００００Ｎ／ｍｍ2）５重量部を均一に分
散させた厚み２０μｍのフィルムを作製し、これを実施
例１で使用した評価材料と同仕様のＩＣチップとガラス
／エポキシ製回路基板の間に挟み、実施例１と同条件に
て熱圧着したところ、傾斜合金粒子がパッシベーション
膜を突き破り、ICチップの回路を破壊する断線不良が発
生した。このときの接続抵抗は５〜１０００ｍΩの間で
測定できるものもあったがほとんどの端子で測定不能で
あった。従って、良好な接続が得られなかった。
【００４３】上記の結果、実施例１〜５のように高分子
核材粒子の表面を金属層で被覆した導電性粒子であっ
て、平均粒径ｄがパッシベーション膜と電極の高さの差
ｄの１．５倍以上である導電性粒子を用いることによ
り、パッシベーション膜よりも低い位置に電極を有する
ＩＣチップと回路基板を電気的および機械的に良好に接
続することができるが、比較例１、２のように金属粒子
を用いた場合にはパッシベーション膜を傷付け良好な接
続を行うことができないことがわかる。
【００４４】実施例６ ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極を１
列に有するガラス基板と、電極としてバンプ（５０μｍ
×１５０μｍ、ピッチ８０μｍ、９０ピン）を１列に有
するＩＣチップとを、実施例１で作製した異方性導電接
続材料を挟んで対向させ、ＩＴＯ電極に対向するバンプ
の位置を列方向にずらせて変えることにより隣接するＩ
ＴＯ電極とバンプの間隔を変えた群について、実施例１
と同条件で熱圧着を行い接続体を得た。この接続体の隣
接端子間に２０Ｖの電圧を印加し、バンプ／電極間の距
離によるショート発生率を調べた。この場合、絶縁抵抗
が１０8Ω未満をショートとした。結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】実施例７ 実施例６において、実施例1の導電性粒子の表面にアク
リル系の熱可塑性樹脂で被覆した導電性粒子に変更した
以外は実施例６と同様に行った。結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】実施例６〜７の結果より、導電性粒子の粒
径がバンプ／電極間距離の０．５倍以下、特に０．２〜
０．５倍においてショート発生率が少なくなっているこ
とがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の接続体の接続状態を示す模式的断面
図である。
【図２】導電粒子の圧縮変位と荷重との関係を示すグラ
フである。
【図３】導電粒子の圧縮歪みとＫ値との関係を示すグラ
フである。
【符号の説明】
１ 回路基板 ２、４ 電極 ３ 半導体素子 ５ パッシベーション膜 ６ 接続材料 ７ 接着剤成分 ８ 導電性粒子 ８ａ 高分子核材粒子 ８ｂ 金属層 １０ 接続体
───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｃ０９Ｊ 9/02 Ｃ０９Ｊ 9/02 11/04 11/04 11/08 11/08 201/00 201/00 Ｈ０５Ｋ 3/32 Ｈ０５Ｋ 3/32 Ｂ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パッシベーション膜より低い位置に電極
    を有する半導体素子と、前記電極に対応する電極を有す
    る回路基板とを接続するための接続材料であって、 絶縁性の接着剤成分および導電性粒子を含み、 前記導電性粒子は高分子核材粒子の表面を金属層で被覆
    した粒子であり、 導電性粒子の平均粒径がパッシベーション膜の高さと半
    導体素子の電極の高さとの差の１．５倍以上である異方
    性導電接続材料。
  2. 【請求項２】 導電性粒子の平均粒径が隣接する電極間
    の間隔の０．５倍以下である請求項１記載の異方性導電
    接続材料。
  3. 【請求項３】 導電性粒子が高分子核材粒子を被覆した
    金属層の表面をさらに絶縁性樹脂で被覆したものである
    請求項１または２記載の異方性導電接続材料。
  4. 【請求項４】 導電性粒子の硬度（Ｋ値）が５００〜１
    ００００Ｎ／ｍｍ2である請求項１ないし３のいずれか
    に記載の異方性導電接続材料。
  5. 【請求項５】 導電性粒子における金属層のＭｏｈｓ硬
    さが１〜６である請求項１ないし４のいずれかに記載の
    異方性導電接続材料。
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