JP2006013542A - 半導体チップの接続構造及びこれに用いる配線基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体チップ1と配線基板4の接続構造であって、半導体チップおよび/または配線基板に突起電極2が設けられ、突起電極表面の平均粗さ(JIS、B0601、10点平均粗さ)が0.5μm以上であり、接続後の半導体チップの周縁部電極に囲まれた領域内に突起電極と略同等高さのダミー電極6が設けられ、ダミー電極は接続面を投影した時、三角状、エル(L)字状のいずれかもしくはこれらの2種、または、半円弧状、コの字状のいずれかもしくはこれらの2種が複数個存在し、さらにこれらの頂点が接続領域の中央部に向けて形成されており、厚みが0.3mm以下の前記半導体チップと配線基板とが接着剤11で接続されてなる半導体チップの接続構造。
【選択図】 図1
Description
実施例1
(1)半導体チップ
半導体チップとして、大きさ2×10mm、厚み100μm、接続面は厚み1.5μmの窒化ケイ素で覆われ、4辺の周縁部周囲にパッドと呼ばれる100μm角のアルミ電極の露出部が200個形成されているテスト用チップを用いた。
(2)配線基板
厚みが0.1mmのガラスエポキシ基板に、前記ICチップの電極パッドのサイズに対応する厚み15μmの銅箔よりなる回路端子、及び回路端子に囲まれた領域内に、前記回路(突起電極)と略同等高さの1辺が500μmの正三角形のダミー電極を、図5dのようにチップ中心側に三角形の頂点のくるようにエッチング法により配置形成した。領域内のダミー電極の占める面積比は約50%であり、平均粗さ(JIS)が1.4μmであった。
(3)異方導電フィルム
高分子量エポキシ樹脂とマイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(エポキシ当量185)の比率を20/80とし、酢酸エチルの30%溶液を得た。この溶液に、粒径8±0.2μmのポリスチレン系粒子にNi/Auの厚さ0.2/0.02μmの金属被覆を形成した導電性粒子を5体積%添加し、混合分散した。この分散液をセパレータ(シリコーン処理ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、110℃、20分乾燥し厚み15μmの異方導電フィルムを得た。
(4)接続
前記異方導電フィルムを半導体チップより若干大きな3×12mmに切断し、配線基板に貼り付けた。この後セパレータを剥離し半導体チップのパッドと回路板の端子を位置合わせし、170℃、20kgf/mm2、15秒で接続した。
(5)評価
相対峙する電極間を接続抵抗、隣接する電極間を絶縁抵抗として評価したところ、接続抵抗は0.1Ω以下、絶縁抵抗は108Ω以上であり、これらは85℃、85%RH、1000時間処理後も変化がほとんどなく良好な長期信頼性を示した。この接続体の断面を研磨し顕微鏡観察したところ、図1相当の接続構造であった。また半導体チップの反りはほとんど見られず、接続部に気泡もなかった。
実施例1と同様であるが、配線基板の構成を変えた。すなわち厚み250μmのポリエチレンテレフタレートフィルムにAgペーストにより、印刷法で厚み15μmの回路及びダミー電極(平均粗さが2.3μm)を形成した。同様に評価したところ、この場合も図1相当の接続構造であるが、半導体チップの反りは見られず、気泡混入も少なく良好な長期信頼性を示した。接続抵抗はAgペースト回路のため、実施例1に比べ若干高いものの1Ω以下であり、絶縁抵抗は108Ω以上であった。
実施例1〜2と同様であるが、配線基板のダミー電極を設けなかった。ガラスエポキシ(比較例1)及びフィルム(比較例2)基板と共に、接続抵抗が最大100Ω程度と高く、85℃、85%RH1000時間処理後にオープンが発生した。これらは半導体チップの中央部が凹んだ形の反りが見られた。
実施例1〜2と同様であるが、異方導電フィルムに粒径3±0.1μmのNi粒子をさらに2体積%添加したものを用いた。同様に接続評価したところ、ガラスエポキシ(実施例3)及びフィルム(実施例4)基板共に、接続部の厚みはNi粒子の粒径3μm近くで一定厚みで接続され、ポリスチレン系粒子は変形して電極との接続面積が増加して接続され良好な長期信頼性を示した。
実施例1と同様であるが、配線基板のダミー電極の形状を1辺が1mmの外側に開いたエル字状とし、領域内のダミー電極の占める面積比は約40%とした。この場合も半導体チップの反りは見られず、良好な長期信頼性を示した。ダミー電極を中央部から端部にかけて気泡が押出されて内部に残りにくい構成としたので、接続部に気泡のない良好な接続が得られた。
実施例3と同様であるが、半導体チップのパッド上にAuバンプ(窒化ケイ素面からの高さ3μm)を形成した。この場合も良好な長期信頼性を示した。ダミー電極は配線基板側のみに形成し半導体チップに形成しなかったが、Ni粒子の粒径3μm近くで接続され、良好な結果を示した。
実施例1と同様であるが、半導体チップ及び配線基板のダミー電極の形状を変更した。半導体チップは大きさ5mm角で、厚みを0.05mm(実施例7)、0.1mm(100μm…実施例8)、0.3mm(実施例9)、0.6mm(比較例)と変動させた、接続面は厚み1.5μmの窒化ケイ素で覆われ、4辺の周縁部周囲にパッドと呼ばれる100μm角のアルミ電極の露出部が100個形成されているテスト用チップを用いた。配線基板は実施例1と同様で、厚みが0.1mmのガラスエポキシ基板に、前記ICチップの電極パッドのサイズに対応する厚み15μmの銅箔よりなる回路端子、及び回路端子に囲まれた領域内に、前記回路(突起電極)と略同等高さの幅ピッチが1mmの外側に開いたエル字状(図6b相当)とし、領域内のダミー電極の占める面積比は約60%とした。実施例7〜9は、半導体チップの反りは見られず、良好な長期信頼性を示した。接続部に気泡のない良好な接続が得られた。半導体チップを接続した基板を丸棒を軸に曲げたところ、丸棒の半径が実施例7から順に10mm、25mm(実施例8)、40mm(実施例9)の変形迄電気的接続が保たれ、半導体チップの薄い程柔軟性があり、いずれも実用性を有するものであった。一方、比較例3の従来厚みの半導体チップの場合、チップの柔軟性がないために、100mmで簡単に断線が発生し、曲げ強度に劣った。
実施例7と同様であるが、ダミー電極の形状を半円状(図6c相当、実施例10)、コの字状(図6d相当、実施例11)、三角放射状(図6e相当、実施例12)とした。初期接続抵抗は、実施例10から順に0.015、0.022、0.012Ωであった。各実施例で半導体チップの反りは見られず、良好な長期信頼性を示した。いずれも接続部に気泡のない良好な接続が得られた。
実施例7と同様であるが、ダミー電極の形状を3mm角の四角形とし接続領域の中央に1個形成した。この場合の接続抵抗の平均は12Ωであり、実施例7の0.010Ωに比べ接続抵抗が高く、ばらつきも大きかった。比較例4の場合、接続時に接着剤が排除され難く、ダミー電極の周辺に気泡が多く観察された。またダミー電極が接続領域の中央に1個のみ形成されているので、曲げ試験で50mmに柔軟性接続が低下した。
3.絶縁層 4.基板
5.回路 6.ダミー電極
7.突起電極 8.接続面
11.接着剤 12.導電粒子
13.硬質粒子
Claims (7)
- 周縁部に多数の電極を有する半導体チップと、これに相対する電極を有する配線基板の接続構造であって、前記半導体チップおよび/または配線基板の電極が絶縁面より突起してなり、少なくてもいずれかの電極の接続面の表面が凹凸状であり、その接続面の平均粗さ(JIS、B0601、10点平均粗さ)が0.5μm以上であり、少なくとも接続後の半導体チップの周縁部電極に囲まれた領域内に前記突起電極と略同等高さのダミー電極が設けられ、前記ダミー電極は接続面を投影した時、三角状、エル(L)字状のいずれかもしくはこれらの2種が接続領域内に複数個存在し、さらにこれらの頂点が接続領域の中央部に向けて形成されており、厚みが0.3mm以下の前記半導体チップと配線基板とが接着剤で接続されてなる半導体チップの接続構造。
- 周縁部に多数の電極を有する半導体チップと、これに相対する電極を有する配線基板の接続構造であって、前記半導体チップおよび/または配線基板の電極が絶縁面より突起してなり、少なくてもいずれかの電極の接続面の表面が凹凸状であり、その接続面の平均粗さ(JIS、B0601、10点平均粗さ)が0.5μm以上であり、少なくとも接続後の半導体チップの周縁部電極に囲まれた領域内に前記突起電極と略同等高さのダミー電極が設けられ、前記ダミー電極は接続面を投影した時、半円弧状、コの字状のいずれかもしくはこれらの2種が接続領域内に複数個存在し、さらにこれらの非開口部が接続領域の中央部に向けて形成されており、厚みが0.3mm以下の前記半導体チップと配線基板とが接着剤で接続されてなる半導体チップの接続構造。
- ダミー電極が、導電性および/または絶縁性であり、接続領域の中央に対し対称形に配設されてなる請求項1または2に記載の半導体チップの接続構造。
- 接着剤が、加圧により厚み方向のみに導電性の得られる程度の導電粒子を含有してなる請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体チップの接続構造。
- 接着剤が、さらに導電粒子に比べ小粒径で、かつ導電粒子に比べ硬質の粒子を含有してなる請求項4記載の半導体チップの接続構造。
- 接続すべき半導体チップの周縁部電極に対応する電極と、この電極に囲まれた領域内に前記電極と略同等高さのダミー電極を設けてなり、少なくてもいずれかの電極の接続面の表面が凹凸状であり、その接続面の平均粗さ(JIS、B0601、10点平均粗さ)が0.5μm以上であり、前記ダミー電極は接続面を投影した時、三角状、エル(L)字状のいずれかもしくはこれらの2種が接続領域内に複数個存在し、さらにこれらの頂点が接続領域の中央部に向けて配設されてなる配線基板。
- 接続すべき半導体チップの周縁部電極に対応する電極と、この電極に囲まれた領域内に前記電極と略同等高さのダミー電極を設けてなり、少なくてもいずれかの電極の接続面の表面が凹凸状であり、その接続面の平均粗さ(JIS、B0601、10点平均粗さ)が0.5μm以上であり、前記ダミー電極は接続面を投影した時、半円弧状、コの字状のいずれかもしくはこれらの2種が接続領域内に複数個存在し、さらにこれらの非開口部が接続領域の中央部に向けて配設されてなる配線基板。
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