JP2003100807A - 導電接続方法及びそれに用いる離型シート - Google Patents
導電接続方法及びそれに用いる離型シートInfo
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Abstract
よる接続対象物の接続不良が生じ難く、且つ、短時間の
タクトタイムで確実に接続対象物の接続を行う事のでき
る導電接続方法、及びそれに用いる離型シートを提供す
る。 【解決手段】 離型シート3を介在させつつ圧着手段1
により加熱加圧を行うことで、異方導電材5を介して接
続対象物4,6同士の電極間を導電接続する導電接続方
法において、前記離型シート3は、金属箔と少なくとも
その片面側に設けられたフッ素樹脂層とを備えることを
特徴とする。
Description
させつつ圧着手段により加熱加圧を行うことで、異方導
電材を介して接続対象物同士の電極間を導電接続する導
電接続方法、及びそれに用いる離型シートに関する。本
発明は、例えばCSP(Chip Size/Scal
e Package)のフリップチップ実装に代表され
るような、異方導電性フィルム(以下ACFと略す)を
用いての半導体チップ等の電子部品の配線基板への実装
や、モジュール等と配線基板等の導電接続を行う技術と
して有用である。
伴い、微細な電極(端子、配線パターンなども含む)間
で導電接続を行うことの必要性が増大している。例えば
液晶ディスプレイ(以下LCDと略す)と駆動用LSI
が搭載されたフレキシブルプリント基板(以下FPCと
略す)とを接合する場合や、CSPと回路基板とをフリ
ップチップ実装する場合などであり、その接続にはAC
Fを用いて圧着する方法が一般的に行われている。この
ようなACFとしては、種々のタイプが存在するが、一
般には導電性粒子などの導電材料を所定量分散させた接
着性(主に熱硬化タイプ)の樹脂フィルムが使用されて
いる。その他、異方導電接着剤などの異方導電材などが
使用される場合がある。
て、その要部を示す概略図(図1〜図3)に基づいて説
明する。まず、図1に示すように、表面に電極と配線が
形成されている基板6と、基板6の電極に対向する位置
に電極が形成されている半導体チップ4との間にACF
5を配置する。圧着ヘッド1aの先端には、圧着手段1
による半導体チップ4への加圧力が、半導体チップ4の
接触面に均一に加わる様に、低弾性率で耐熱性と熱伝導
性に優れるシリコーンゴム2が取り付けられる場合が多
い。
合、圧着時の加圧によりACFの接着剤成分が接合を行
う電子部品側面からはみ出し、圧着手段1に付着すると
いう問題があった。このため、圧着手段1と半導体チッ
プ4の間に離型シート3 を介在させた状態で、作業を行
う方法が提案されている(特開平7−230873号公
報等)。これによって、図1〜図3に示すように、圧着
手段1により離型シート3 を介して加熱加圧することに
より、ACF5が軟化・変形して硬化し、その際に上記
の付着等の問題を起こすことなく、電極間が導電接続さ
れた状態で半導体チップ4を実装することができる。
接着剤成分に対する離型性等が要求される事から、一般
にはこれらの特性に優れるポリテトラフルオロエチレ
ン、テトラフルオロエチレン−へキサフルオロプロピレ
ン共重合体に代表されるフッ素系のシートが用いられて
いた。
型シートに要求される特性を量産性という観点から考え
た場合、シートの厚さが厚いと圧着手段からの加熱が半
導体チップなどの電子部品およびACFに伝わり難くな
る為、より薄い方が好ましくなる。しかし、離型シート
を薄くしすぎると、シートに掛かる張力によりシートが
大きく伸ばされ、シワが生じやすくなる。この様にシワ
が発生した状態で圧着を行うと、圧着手段を介しての加
圧が、半導体チップ全面に均一にかからなくなり、また
部分的に隙間が形成されてしまい、加熱についても均一
に行なえない場合が生じ、結果として接着不良になる場
合が多く見受けられた。
的には溶融押出法などにより作製されるが、製膜時の熱
履歴に起因する歪みが圧着手段による加熱によりシート
の変形につながり、結果としてシワが発生し、これにつ
いても前述の不具合の原因となる場合が見受けられた。
また、この離型シートはACFが圧着手段に接触しない
様に完全に半導体チップ上面を覆う状態で圧着が行われ
なければならないが、上述の様にシワが生じた場合や張
力によりシートが伸ばされた場合、シートの幅が狭くな
ったり、位置ずれが起き、一部分で半導体チップ上面を
覆っていない場所が生じ、本来の目的とする機能を果た
せない場合が見受けられた。
シートの歪み、シワの発生による接続対象物の接続不良
が生じ難く、且つ、短時間のタクトタイムで確実に接続
対象物の接続を行う事のできる導電接続方法、及びそれ
に用いる離型シートを提供する事にある。
達成すべく鋭意研究した結果、離型性に優れるフッ素樹
脂と高弾性率であり熱伝導性に優れる金属箔を複合した
離型シートを用いれば、上記の問題が発生することな
く、良好に電子部品等の実装が行える事を見出し、本発
明を完成するに至った。
トを介在させつつ圧着手段により加熱加圧を行うこと
で、異方導電材を介して接続対象物同士の電極間を導電
接続する導電接続方法において、前記離型シートは、金
属箔と少なくともその片面側に設けられたフッ素樹脂層
とを備えることを特徴とする。
より加熱加圧を行うことで異方導電材を介して接続対象
物同士の電極間を導電接続する際に、前記圧着手段と前
記接続対象物との間に介在されて使用される離型シート
において、金属箔と少なくともその片面側に設けられた
フッ素樹脂層とを備えることを特徴とする。
5N/cm幅以上であることが好ましい。また、25℃
における引張りによる貯蔵弾性率が20GPa以上であ
ることが好ましい。これらの物性の測定方法は、実施例
に示す通りである。
と、接続対象物である電子部品等と圧着手段との間に介
在させる離型シートの少なくとも片面側にフッ素樹脂層
が形成されており、このフッ素樹脂層が電子部品等と接
触する形で導電接続が行われる事より、電子部品等の側
面からはみだした異方導電材の接着剤成分に対し、確実
な離型性を保持することができる。しかも、金属箔を基
材とするため、作業時に離型シートに掛けられる張力
や、原反の歪みによるシワの発生や、離型シートの変形
が起き難く、且つ熱伝導性に優れる為、短時間の加熱加
圧でより確実な導電接続が可能となる。従って、効率良
く且つ歩留り良く加工を行う事ができる。
箔と少なくともその片面側に設けられたフッ素樹脂層と
を備えるため、上述の如く電子部品等の側面からはみだ
した接着剤成分に対し、確実な離型性を保持し、且つ、
原反の歪みによるシワの発生や、作業時にシートに掛け
られる張力等によるシートの変形が起き難く、且つ熱伝
導性に優れる為、短時間の加熱加圧でより確実な接合が
可能となる。従って、効率良く且つ歩留り良く加工を行
う事ができる。
m幅以上である場合、連続加工を行う際に離型シートの
搬送時や接続時の固定時に加わる張力によって、離型シ
ート破断することなく、連続加工を好適に行うことがで
きる。
20GPa以上である場合、作業時の離型シートに加わ
る張力による変形が小さく、シワなどの発生をより確実
に防止することができる。
て、図面を参照しながら説明する。本発明の導電接続方
法は、離型シートを介在させつつ圧着手段により加熱加
圧を行うことで、異方導電材を介して接続対象物同士の
電極間を導電接続するものである。図1〜図3は、異方
導電材であるACFが、接続対象物である配線基板と半
導体チップとの間に配された状態で導電接続を行う際の
工程を示す図である。これを例にとり、半導体チップの
実装工程の概要を説明する。
基板6に、ACF5が下面に配された半導体チップ4
を、導電接続させる電極同士が対向するように位置決め
して配置する。また、その上方部に所定の温度に加熱さ
れた圧着手段1を配置する。圧着手段1の圧着ヘッド1
aの先端には、圧着手段1による半導体チップ4への加
圧力が、半導体チップ4の接触面に均一に加わる様に、
低弾性率で耐熱性と熱伝導性に優れるシリコーンゴム2
が取り付けられている。但し、本発明の圧着手段1は、
シリコーンゴム2を有しないものでもよい。
着手段1の間で、少なくとも半導体チップ4と接触する
側の面にフッ素樹脂層が存在するように配置される。
るか、配線基板6および半導体チップ4を上げる事によ
り、離型シート3を介して、圧着手段1により半導体チ
ップ4と共にACF5が加熱加圧された状態になる。
手段1を上げるか、配線基板6および半導体チップ4を
下げる事により、加熱加圧処理が終了する。このような
加熱加圧によって、ACF5が軟化・変形して硬化し、
電極間が導電接続された状態で半導体チップ4が配線基
板6に実装(接合)される。
シート3を圧着位置に順次供給することで、連続加工を
行うことができる。その場合、離型シートの搬送や接続
時の固定を行うべく、巻き出し部、巻き取り部、張力調
整機構、駆動機構、駆動制御手段などが使用される。こ
のような連続加工については、特開平7−230873
号公報等にその詳細が開示されている。
の条件は、異方導電材の種類や接続対象物の耐熱性、強
度などに応じて適宜設定される。本発明では、従来の離
型シートを用いる場合に採用される条件を何れも採用す
ることができる。
る離型シート3が、金属箔と少なくともその片面側に設
けられたフッ素樹脂層とを備えることを特徴とする。つ
まり、当該導電接続方法は、本発明の離型シートを使用
するものである。フッ素樹脂層は、接続対象物と接触す
る側の面に設けてあればよく、金属箔の両側に設けても
よい。また、金属箔とフッ素樹脂層との間には、接着性
改善層や弾性体層などの中間層を設けてもよい。
に応じて、所望のサイズに切断されたものでもよいが、
連続工程で使用する場合には、長尺シートが好ましい。
長尺シートは、通常、ロールに巻回した状態で使用され
る。
良好で、破断強さや貯蔵弾性率も大きいため、各種金属
が何れも使用できるが、ステンレス箔、アルミニウム
箔、銅箔などがコスト、加工性などの点から好ましく使
用できる。
しく、更に好ましくは20〜80μmである。金属箔の
厚さが100μmを超える場合、その熱容量が大きくな
りすぎる為、半導体チップおよびACF等の加熱に要す
る時間が長く必要になる傾向がある。また、10μm未
満では、金属の種類にもよるが、連続加工を行う際に加
わる張力により破断し易く、また、作業時に加わる張力
による変形が生じやすくなる傾向がある。
型性などの点から、ポリテトラフルオロエチレン(以下
PTFEと略す)、テトラフルオロエチレン−へキサフ
ルオロプロピレン共重合体(以下FEPと略す)、また
は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビ
ニルエーテル共重合体(以下PFAと略す)等を好適に
用いる事が出来る。
も薄いことが好ましく、具体的には25μm以下が好ま
しく、0.5〜15μmがより好ましい。また、フッ素
樹脂層の厚さが25μmよりも厚くなった場合、熱伝導
性が低下し、タクトタイムが長くなる事に加え、片面に
フッ素樹脂層を配する場合、フッ素樹脂層と金属箔の線
膨張係数の差に起因する応力が大きくなり、離型シート
のカールが発生し易くなる傾向がある。また、0.5μ
m未満では、表面の摩耗等によって離型性が低下し易く
なる傾向がある。
ング法により得ることができ、例えば金属箔表面にフッ
素系のディスパージョンを塗布し、これを樹脂の融点以
上の温度で焼成する。この操作を1回または複数回繰り
返し所定厚さのフッ素樹脂層を形成して得ることができ
る。この場合使用するディスパージョンとしては、PT
FE、FEP、PFAなどが用いられるが、ACF等に
対する離型性を考えた場合、FEPディスパージョンを
用いる事が最も好ましい。
cm幅以上、貯蔵弾性率が20GPa以上である事が好
ましい。破断強さが5N/cm幅未満の場合、連続加工
を行う際の離型シートの搬送(巻取り)および、接合時
の固定を行なう為に離型シートに加える張力により破断
する傾向がある。
場合、作業時の離型シートに加わる張力による変形が大
きく、シワが発生しやすくなる傾向がある。
は、以上のような配線基板と半導体チップとの電極間を
導電接続する場合に限らず、例えばLCDのと駆動用L
SIが搭載されたFPCとの電極間を導電接続する場合
や、その他の電子部品と配線基板、配線基板とFPC、
配線基板同士、半導体チップ搭載基板と配線基板など、
異方導電材を介して接続対象物同士の電極間を導電接続
するような、何れの接続対象物に対しても適用できる。
プ又は熱可塑タイプのACFに限らず、異方導電接着
剤、異方導電性塗料などの異方導電材などが、何れも使
用できる。これらの異方導電材は、接続対象物の間に配
置されたり、接続対象物の一方に塗布又は接着して使用
されるのが一般的である。なお、ACFとしては、種々
のタイプが使用可能であるが、導電性粒子などの導電材
料を所定量分散させた熱硬化タイプの接着性樹脂フィル
ムが好適に使用できる。
施例等について説明する。
ンを厚さ30μmのステンレス箔の片面に塗布する。そ
してまず90℃で2分間加熱することにより分散媒であ
る水の除去を行い、次に360℃で2分間加熱すること
によりFEP層の形成を行い厚さ33μmの離型シート
(ステンレス箔30μm、FEP層3μm)を得た。
mの離型シート(ステンレス箔30μm、FEP層3μ
m×2面)を得た。
る事以外は実施例1の内容に従い、33μmの離型シー
ト(ステンレス箔30μm、PTFE層3μm)を得
た。
実施例1の内容に従い、18μmの離型シート(アルミ
ニウム箔15μm、FEP層3μm)を得た。
ンを厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布する。
そしてまず90℃で2分間加熱することにより分散媒で
ある水の除去を行い、次に360℃で2分間加熱するこ
とによりFEP層の形成を行い、この操作を更に2回繰
り返す事により、厚さ30μmの離型シート(アルミニ
ウム箔15μm、FEP層15μm、)を得た。
実施例1の内容に従い、13μmの離型シート(アルミ
ニウム箔10μm、FEP層3μm)を得た。
5mm、引き取り速度5m/minで成型押出し、厚さ
30μmのフィルムを作製した。
質と厚さ等を表1にまとめた。
い、その結果を表1にまとめた。
試験片、引張速度:20mm/min、測定温度:2 5
℃で測定を行い、下式より算出した。 S=A/W ここで、S:破断強さ(N/cm)、A:破断時の荷重
量(N)、W:試験片の幅(cm)であり、Aについて
は、測定中、最大荷重量値より算出した。
定方法:引張法、周波数:1Hz、試料寸法:20mm
(長手方向)×10mm(幅方向)の条件で測定を行っ
た。
配線基板の圧着接合評価を行った。
させた状態の半導体チップを、配線基板と電気的に接続
出来るよう位置決めを行った状態で、配線基板上に乗せ
る。次いで、図2に示す様に、先端に厚さ0.2mmの
シリコーンゴムを先端に貼り合わせた圧着手段を用い
て、半導体チップと圧着手段の間に、フッ素樹脂層が、
半導体チップに接するように配し、温度200℃、加圧
力2MPa、加熱時間15秒で接合処理を行った。その
後、図3に示す様に、圧着手段を半導体チップおよび離
型シートから離し、接合処理を行った。この一連の作業
において、離型シートは幅10mm長さ100mのサイ
ズでロール状に切断加工したものを使用した。
ついて、離型シートと接合状態の確認および離型シート
の接合面の確認を行った。実施例1〜5の離型シートを
用いた場合、問題とする離型シートのシワ、歪みは発生
しておらず、また半導体チップも良好な状態で接合され
ている事が確認された。なお、参考例1については、原
反の破断強さが小さい為、原反に加えられる張力が非常
に狭い範囲となってしまう為、この範囲の張力では、巻
物である離型シートが巻きずれることなく連続的に作業
が出来ず、安定した作業を行いにくかった。
しないため、離型シートの弾性率が低くなり、作業時の
張力により、シートの伸びや歪みによる変形が発生し、
結果として、一部のサンプルでシワが入った状態で圧着
され、接合不良が発生した。以上より、良好な加工を行
うには、破断強さが高く、また貯蔵弾性率の高い離型シ
ートが好適であることが確認された。
を示す要部断面図
状態を示す要部断面図
示す要部断面図
Claims (4)
- 【請求項1】 離型シートを介在させつつ圧着手段によ
り加熱加圧を行うことで、異方導電材を介して接続対象
物同士の電極間を導電接続する導電接続方法において、
前記離型シートは、金属箔と少なくともその片面側に設
けられたフッ素樹脂層とを備えることを特徴とする導電
接続方法。 - 【請求項2】 圧着手段により加熱加圧を行うことで異
方導電材を介して接続対象物同士の電極間を導電接続す
る際に、前記圧着手段と前記接続対象物との間に介在さ
れて使用される離型シートにおいて、金属箔と少なくと
もその片面側に設けられたフッ素樹脂層とを備えること
を特徴とする離型シート。 - 【請求項3】 25℃における破断強さが5N/cm幅
以上である請求項2に記載の離型シート。 - 【請求項4】 25℃における引張りによる貯蔵弾性率
が20GPa以上である請求項2又は3に記載の離型シ
ート。
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