JP2003059959A - 半導体装置とその実装方法 - Google Patents

半導体装置とその実装方法

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JP2003059959A JP2001243072A JP2001243072A JP2003059959A JP 2003059959 A JP2003059959 A JP 2003059959A JP 2001243072 A JP2001243072 A JP 2001243072A JP 2001243072 A JP2001243072 A JP 2001243072A JP 2003059959 A JP2003059959 A JP 2003059959A
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置に形成する突起電極は多ピン化、
微細ピッチ化が進んでおり、半導体装置に形成する突起
電極の数が増加するに伴い、突起電極も小さくなり、基
板上に形成した配線と突起電極とを異方正導電接着剤を
用いて接続する際、接続面積が減少し、導電性が低下す
る。 【解決手段】 半導体装置上に形成した突起電極7上
に、メッキ法より導電粒子3を配置し、その半導体装置
を配線5を形成した基板4に絶縁樹脂6を介して熱圧着
によって実装することで、微少な接続面積での十分な接
続抵抗と、突起電極7間または配線5間の絶縁性が非常
に高いフリップチップ実装が可能である

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置を直接基
板上に実装するフリップチップ実装方法における半導体
装置とその実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置を基板に搭載する場合、半導
体装置上の突起電極と基板上の配線とを接続する方法と
して、フリップチップ実装方法が知られている。フリッ
プチップ実装方法には、導電接着剤を用いて半導体装置
の突起電極と基板上の配線とを接続する方法と、樹脂フ
ィルムに導電粒子を分散させた異方性導電膜を用いて半
導体装置の突起電極と基板上の配線とを接続する方法が
あげられる。
【0003】図16に異方性導電膜11を用いたフリッ
プチップ実装方法を施した半導体装置1と基板4とを接
着した部分の断面図を示す。配線5を形成した基板4上
に異方性導電膜11を張り付け、半導体装置1上の入出
力端子2に形成した共通電極8および突起電極7と、基
板4上に形成した配線5とを位置合わせし、加熱、加圧
により接続を行う。このとき突起電極7と配線5の間に
ある導電粒子3だけが潰れ、基板4上に形成した配線5
との電気的接続が行われ、圧力が加わらない部分では絶
縁性が保たれる。
【0004】図2〜図5、図14〜図16を用いて従来
技術における半導体装置の実装方法について説明する。
図2は半導体装置1を示す断面図である。半導体装置1
上には回路素子(図示せず)と入出力端子2が設けてあ
り、保護膜12が回路素子(図示せず)および入出力端
子2上に形成してあり、入出力端子2部分の保護膜12
は開口している。
【0005】図2に示す半導体装置1の保護膜12と入
出力端子2上に、図3に示すように共通電極膜8を形成
する。共通電極膜8の形成方法はスパッタリング法や真
空蒸着法によりアルミニウム、クロム、銅、チタン、タ
ングステンなどの金属膜を形成するが、金属の種類は特
に限定されない。
【0006】感光性樹脂からなるレジスト10を図4に
示すように半導体装置1上に塗布し、露光現像により入
出力端子2上すなわち突起電極7を形成する部分のレジ
スト10を開口するようパターン化する。これにより共
通電極8を陰極とし、電解メッキを行うことで、図5に
示すようにレジストの開口部にのみ、メッキが成長して
いき突起電極7を形成することができる。このとき形成
する突起電極7は金、銅、ニッケル、ハンダなどの金属
で形成することができる。
【0007】その後、図14に示すようにレジスト10
を除去し、図15に示すように共通電極8をエッチング
することにより入出力端子2上のみに共通電極8と突起
電極7が残る。共通電極8をエッチングする際に、共通
電極8がエッチングされる金属で、突起電極7はエッチ
ングされない金属とすることで突起電極7はエッチング
されずに共通電極8のみを除去することができる。たと
えば共通電極8を銅で形成し、突起電極7を金で形成し
ておき、硝酸や過硫酸アンモニウムに浸漬することで露
出している共通電極8のみエッチングされる。
【0008】図16に示すように突起電極7を形成した
半導体装置1を配線5を形成した基板4に異方性導電膜
11を用いて加熱、加圧により実装することで、突起電
極7と配線4の間に導電粒子3が挟まり電気的導通を得
ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】半導体装置に形成する
突起電極は多ピン化、微細ピッチ化が進んでおり、半導
体装置に形成する突起電極の数が増加するに伴い、突起
電極も小さくなり、基板上に形成した配線と突起電極と
を異方正導電接着剤を用いて接続する際、接続面積が減
少し、導電性が低下する。半導体装置上の突起電極と基
板上の配線との接続面積が微細になっていくほど接続に
突起電極と配線の間に存在する導電粒子の数も減少して
いき、十分に低い接続抵抗を得ることが難しくなる。
【0010】たとえば、従来のフリップチップ実装で
は、接続面積をかなり小さくすると、半導体装置の突起
電極において接続抵抗値が急増し、液晶表示装置の駆動
用として半導体装置を用いた場合には、各半導体装置の
液晶駆動領域ごとで明暗差が発生し、画像品質が低下し
てしまうという問題が生じていた。
【0011】本発明の目的は、半導体装置に形成した突
起電極と基板上に形成した配線とを接続する際に、低抵
抗でかつ隣接する端子との絶縁性が高く、微少な面積で
接続が行える半導体装置とその実装方法を提供すること
にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明における半導体装置とその実装方法は下記
記載の製造方法を採用する。
【0013】本発明の半導体装置は、半導体装置に設け
られた突起電極上あるいは出入力端子上に、メッキ膜と
導電粒子とを備えたことを特徴としている。またこの導
電粒子は金属粒子、または絶縁物よりなる粒子の表面に
金属膜を設置してなる粒子であることを特徴としてい
る。
【0014】また、この半導体装置は、導電粒子を含有
したメッキ液に、突起電極あるいは出入力端子を備えた
半導体装置を浸漬し、メッキを行うことによって得られ
ることを特徴としている。
【0015】さらに本発明の半導体装置の実装方法は、
導電粒子を含有したメッキ液に、突起電極あるいは出入
力端子を備えた半導体装置を浸漬し、メッキを行う工程
と、配線を形成した基板を用意し、基板上に未硬化の絶
縁樹脂を設置する工程と、半導体装置の突起電極あるい
は出入力端子と基板の配線とを位置合わせを行う工程
と、絶縁樹脂を硬化し、半導体装置の突起電共あるいは
出入力端子と基板の配線とを、導電粒子を介して電気的
導通および固定する工程を有することを特徴としてい
る。
【0016】
【発明の実施の形態】図1に本発明の半導体装置におけ
る実装構造の断面図を示す。図1に記載するように、半
導体装置1に設けた突起電極7と、基板4上に設けた配
線5との接続部にのみ導電粒子3が存在し、それ以外の
部分には導電粒子3が存在しない構造となっている。導
電粒子はメッキ膜9と共に設置されている。また、突起
電極7を設けず、共通電極8を部分的にエッチングして
形成した出入力端子2の上面に導電粒子3とメッキ膜を
設置する構成としても構わない。
【0017】半導体装置1上に設けた突起電極2と基板
4上に設けた配線5との接続部に存在する導電粒子3は
数10mΩの接続抵抗を得るのに十分な数が存在してい
るので、突起電極2と配線5との接続面積が微少な場合
でも十分に低い接続抵抗を得ることができる。
【0018】
【実施例】次に本発明の半導体装置の製造方法と実装方
法を図面を用いて説明する。図1から図13は、本発明
の半導体装置およびその実装方法を示す断面図である。
【0019】半導体装置上に突起電極を形成する方法
は、図2から図5までに示した従来の技術と同じ方法で
形成することができる。突起電極7の材質は金、銅、ニ
ッケルなどの金属があげられるが、本実施例では突起電
極7の材質を金とした。その際、突起電極7の形状はス
トレートウォールやマッシュルームなど特に問わない
が、導電粒子3に圧力を加えて突起電極7と、基板上の
配線とを接続することを考慮し、ストーレートウォール
形状であることが望ましい。
【0020】図5のように、レジスト10の開口部に突
起電極7を形成した後、導電粒子3を含有したメッキ液
に突起電極7を形成した半導体装置1を浸漬し、突起電
極7表面にメッキ膜9を析出させると同時に、導電粒子
3を図6に示すように付着させる。この時使用する導電
粒子3は金、銀、銅、ニッケルなどの金属粒子や、核を
プラスチックまたはガラスとし、表面を金属膜で覆った
粒子を用い、粒径は接続面積に合わせて1〜10μmの
範囲で最適な粒径を選択する。メッキ液の種類は特に問
わないが、本実施例では金メッキを施した。
【0021】その後、図7に示すようにレジスト10を
除去し、図8に示すように共通電極8をエッチングする
ことにより入出力端子2上のみに共通電極8と突起電極
7が残る。共通電極8をエッチングする際に、共通電極
8がエッチングされる金属で、突起電極7はエッチング
されない金属とすることで突起電極7はエッチングされ
ずに共通電極8のみを除去することができる。上記工程
により図8に示すように半導体装置1上の入出力端子2
上に形成した突起電極7表面に、導電粒子3がメッキ膜
9により保持された構造を得ることができる。
【0022】また、図3に示すように共通電極膜8を形
成した後、感光性樹脂からなるレジスト10を図10に
示すように半導体装置1上に塗布し、露光現像により入
出力端子2上のレジスト10を開口するようパターン化
する。この際、突起電極を形成した時よりも、レジスト
10の膜厚は薄くする。そして、導電粒子3を含有した
メッキ液に半導体装置1を浸漬し、出入力端子2上面に
メッキ膜9を析出させると同時に、導電粒子3を図11
に示すように付着させる。この時使用する導電粒子3は
およびメッキ液は先に記載した材料と同等のものを使用
することができる。
【0023】その後、図12に示すようにレジスト10
を除去し、図13に示すように共通電極8をエッチング
することにより入出力端子2上のみに共通電極8が残
る。上記工程により図13に示すように半導体装置1の
入出力端子2上に、導電粒子3がメッキ膜9により保持
された構造を得ることができる。このように半導体装置
1の入出力端子上に突起電極2は形成せず、出入力端子
2上に導電粒子3とメッキ膜9を配置してもかまわな
い。
【0024】次の工程を図9を用いて説明する。基板4
上にスパッタリング法、真空蒸着法、メッキ法などで配
線5を設け、エッチングによりパターンニングを行い、
配線を形成した基板を用意する。配線5を設けた基板4
上に液状またはフィルム状または液状の絶縁樹脂6を配
置し、図8の半導体装置1上に設けた突起電極2および
導電粒子3と、基板4上に設けた配線5とを、図9に図
示するように位置合わせし、押しつけることで仮付けを
行う。
【0025】絶縁樹脂6としてはビスフェノールA型、
ビスフェノールF型、ノボラック型などのエポキシ主剤
にアミン系、酸無水物系、イミダゾール系硬化剤を加え
たものなどが使用できる。またカーボンや炭酸カルシウ
ム、シリカなどのフィラーを混入したもので、場合によ
っては、反応促進剤、可塑剤などの添加剤を混入させた
ものを使用してもかまわない。
【0026】その後、熱圧着治具(図示せず)によって
封止樹脂を硬化させると同時に、突起電極7と配線5と
を導電粒子3を介して電気的接続を行う。この時、突起
電極7と配線5との間には数10mΩの接続抵抗を得る
ための十分な数の導電粒子3が存在し、接続部分以外に
は導電粒子3が存在しないため、微少な接続面積での十
分な接続抵抗と、突起電極2間または配線4間の絶縁性
が非常に高いフリップチップ実装が可能である
【0027】このようにして、図1のように本発明の半
導体装置を基板上に実装することができた。ここで、半
導体装置1として突起電極7を形成した図8の半導体装
置の代わりに、出入力端子2上にメッキ膜と9導電粒子
3を備えた図13の半導体装置を用いてもかまわない。
【0028】図1に図示するように、半導体装置1に設
けた突起電極2と基板4上に設けた配線5との接続部に
のみ、導電粒子3が存在し、それ以外の部分には導電粒
子3が存在しない構造となっている。半導体装置1上に
設けた突起電極2と基板4上に設けた配線5との接続部
に存在する導電粒子3は数10mΩの接続抵抗を得るの
に十分な数が存在しているので、突起電極2と配線5と
の接続面積が微少な場合でも十分に低い接続抵抗を得る
ことができた。
【0029】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、半導体
装置上に形成した突起電極上に、メッキ法より導電粒子
を配置し、その半導体装置を配線を形成した基板に絶縁
樹脂を介して熱圧着によって実装することで、突起電極
と配線との接続部にのみ導電粒子が多く存在し、接続部
以外には導電粒子が存在しない、低い接続抵抗と高い絶
縁性を兼ね備えたフリップチップ実装が得られる。
【0030】また、半導体装置上に形成した突起電極あ
るいは出入力端子と、基板上に形成した配線との接続面
積が微少な場合でも、その接続部に十分な数の導電粒子
を配置することができ、高密度な接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体実装方法を示す断面図である。
【図2】従来の突起電極の形成方法を示す断面図であ
る。
【図3】従来の突起電極の形成方法を示す断面図であ
る。
【図4】従来の突起電極の形成方法を示す断面図であ
る。
【図5】従来の突起電極の形成方法を示す断面図であ
る。
【図6】本発明の半導体装置の実装方法を示す断面図で
ある。
【図7】本発明の半導体装置の実装方法を示す断面図で
ある。
【図8】本発明の半導体装置の実装方法を示す断面図で
ある。
【図9】本発明の半導体装置の実装方法を示す断面図で
ある。
【図10】本発明の半導体装置の実装方法を示す断面図
である。
【図11】本発明の半導体装置の実装方法を示す断面図
である。
【図12】本発明の半導体装置の実装方法を示す断面図
である。
【図13】本発明の半導体装置の実装方法を示す断面図
である。
【図14】従来の突起電極の形成方法を示す断面図であ
る。
【図15】従来の突起電極の形成方法を示す断面図であ
る。
【図16】従来の半導体装置の実装方法を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 半導体装置 2 出入力端子 3 導電粒子 4 基板 5 配線 6 絶縁樹脂 7 突起電極 8 共通電極 9 メッキ膜 10 レジスト 11 異方性導電膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置に設けられた突起電極上ある
    いは出入力端子上に、メッキ膜と導電粒子とを備えたこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 導電粒子を含有したメッキ液に、突起電
    極あるいは出入力端子を備えた半導体装置を浸漬し、メ
    ッキを行うことによって得られた請求項1に記載の半導
    体装置。
  3. 【請求項3】 前記導電粒子は金属粒子、または絶縁物
    よりなる粒子の表面に金属膜を設置してなる粒子である
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体
    装置。
  4. 【請求項4】 導電粒子を含有したメッキ液に、突起電
    極あるいは出入力端子を備えた半導体装置を浸漬し、メ
    ッキを行う工程と、配線を形成した基板を用意し、基板
    上に未硬化の絶縁樹脂を設置する工程と、半導体装置の
    突起電極あるいは出入力端子と基板の配線とを位置合わ
    せを行う工程と、絶縁樹脂を硬化し、半導体装置の突起
    電極あるいは出入力端子と基板の配線とを、導電粒子を
    介して電気的導通および固定する工程を有することを特
    徴とする半導体装置の実装方法。
  5. 【請求項5】 前記導電粒子は金属粒子、または絶縁物
    よりなる粒子の表面に金属膜を設置してなる粒子である
    ことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の実装方
    法。
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