JP2006229124A

JP2006229124A - Ｉｃチップの接続方法および接続構造

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Publication number: JP2006229124A
Application number: JP2005043927A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takabayashi; 広高林; Akihiko Komura; 明彦小村; Takashi Sakaki; 隆榊; Yasuhiro Sawada; 康宏澤田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-31

Abstract

【課題】インクジェット記録ヘッドのフェース面ＩＣ実装における、ＩＣチップの反りを低減した接続方法及び接続構造体を提供する。
【解決手段】基板とＩＣチップとを接着剤を介して接続するＩＣチップの接続方法において、ＩＣチップの裏面を厚さ３０ミクロン以下でヤング率１×１０¹⁰Ｐａ以上のフィルムを介して、加圧加熱する接続方法および該フィルムが前記接着剤でフィルムの４辺または一部が接着された接続構造体を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は基板とＩＣチップ、特に厚さが２００ミクロン以下の薄いＩＣチップを接着剤を介して接続する際に問題になるＩＣチップの反りを低減した接続方法および接続構造に関するものである。

基板とＩＣチップとを接着剤を介して接続するＩＣチップの従来の接続方法について、図５を用いて説明する。

図５は従来の接続方法を示す断面図で、基板１にＩＣチップ２を接着剤３を介して接続する場合、接合装置（図示しない）のツール５とＩＣチップとの間にテフロン（登録商標）やシリコーン等の樹脂フィルム４１を載置して加圧加熱する接続方法が知られている。樹脂フィルムを用いるのは、加圧加熱するときに接着剤３の一部がツール５に付着し、その後の接続において均一な加圧加熱ができなくなることを防止することを目的としている。更には樹脂フィルムは安価で装置に容易に取付けることができる等の理由で広く用いられている。このような接続方法において製造された実装構造体は、簡単な工程で複数の電極を同時に接続できるために接続コストが安く、接続時間も短いと言う特徴を持っている。更にこのような接続方法においては、接着剤の硬化温度が低いために比較的低温度の工程で信頼性の高い接続を達成することができるために、耐熱性が比較的低いデバイスにおいても信頼性の高い実装構造体を製造することが可能である。たとえばインク内の気泡の成長方向とインクの吐出方向とが同じになるタイプのインクジェット記録ヘッドの基板を長尺に形成する場合、インク吐出口を樹脂で形成されるために低温度の接続工程であり、長尺の記録ヘッドを形成するために複数個のＩＣチップを接着剤を介して接続するために、このような接続方法を用いることはきわめて効果的である。（特開２００２−２１０９６９号参照）
特開２００２−２１０９６９号公報

ところでこのような接続方法においては、ツール５とＩＣチップとの間にテフロン（登録商標）やシリコーン等の樹脂フィルム４１を載置して加圧加熱するＩＣチップ２の電極２１，２２はＩＣチップ周辺に配置され、中央部には存在しない場合が多いために、ＩＣチップに反りが生じて実装構造体の接続信頼性を劣化させる。

図６はＩＣチップ２の平面をあらわしており、電極２１は電源やロジック系の入力電極、電極２２はロジック系またはアナログ系の出力電極で基板１との接続用の突起電極を形成している。ＩＣチップ２の電極２１，２２はＩＣチップ周辺に配置され、中央部には存在しない場合が多い。これはＩＣの機能面上に電極を置くと、接続時のダメージを受けることや電極数を増加させ多層配線が必要になることでコストが上がること等に起因している。

図７は従来の接続方法でＩＣチップ２を接続したときのＩＣチップ２の反り量を示した図である。本発明者等の実験とシミュレーションでは、１２ｍｍ×２ｍｍ×０．１７５ｍｍのＩＣチップを、総加重３０ｋｇｆ、樹脂フィルムとして３０ミクロン厚のテフロン（登録商標）シートを用いた場合、最大で１０ミクロンの反りが発生することが確認できた。なお基板には、厚さ０．６２５ｍｍのＳｉ基板を使用した。

図８は前記ＩＣチップの反りが発生するメカニズムを説明するための図で、電極部は集中荷重であるにもかかわらず、ＩＣチップ裏面には樹脂フィルムを介して等分布荷重が印加され、ＩＣチップ中央部の電極が存在しない部分がたわみ、反りが発生してしまう。ＩＣチップの反りは残留した応力としてその後の環境ストレスによって接続部の信頼性を低下させる原因となることは自明のことである。本発明者等はＩＣチップの反りの原因として、接着剤の硬化収縮や加圧加熱時のＩＣチップと基板の温度差も原因することを把握したが本稿では省略する。

近年ＩＣチップの薄型化が進んでいる中で、本発明の目的は
１．基板と薄いＩＣチップとを接着剤を介して接続するＩＣチップの接続方法において、ＩＣチップの反りを低減して信頼性の高いＩＣチップの接続方法を提供すること。

２．基板と薄いＩＣチップとを接着剤を介して接続するＩＣチップの接続構造体において、ＩＣチップの反りを低減して信頼性の高いＩＣチップ接続構造体を安価に提供することである。

本発明は、基板とＩＣチップとを接着剤を介して接続するＩＣチップの接続方法において、ＩＣチップの裏面を厚さで３０ミクロン以下でヤング率１×１０¹⁰Ｐａ以上のフィルムを介して、加圧加熱することを特徴とするＩＣチップの接続方法を提供する。

更に本発明は、基板とＩＣチップとを接着剤を介して接続されたＩＣチップの接続構造体において、ＩＣチップの裏面には厚さ３０ミクロン以下でヤング率１×１０¹⁰Ｐａ以上のフィルムが前記接着剤でフィルムの４辺または一部が接着されたことを特徴とするＩＣチップの接続構造体。

以上説明したように本発明は、基板とＩＣチップとを接着剤を介して接続するＩＣチップの接続方法において、ＩＣチップの裏面を厚さで３０ミクロン以下でヤング率１×１０¹⁰Ｐａ以上のフィルムを介して、加圧加熱することを特徴とするＩＣチップの接続方法を提供する。本発明の接続方法は、厚さが２００ミクロン以下の薄いＩＣチップを接着剤を介して接続する際に問題になるＩＣチップの反りを低減した信頼性の高い接続方法を提供する。

更に本発明は、基板とＩＣチップとを接着剤を介して接続されたＩＣチップの接続構造体において、ＩＣチップの裏面には厚さ３０ミクロン以下でヤング率１×１０¹⁰Ｐａ以上のフィルムが前記接着剤でフィルムの４辺または一部が接着されたことを特徴とするＩＣチップの接続構造体を提供する。本発明の接続構造体は、基板とＩＣチップ、特に厚さが２００ミクロン以下の薄いＩＣチップを接着剤を介して接続する際に問題になるＩＣチップの反りを低減した接続構造に関するものであり、放熱特性に優れた接続構造体を提供する。

更に本発明は、記録ヘッド用外付けの制御回路用ＩＣチップ２実装を薄く形成する事を可能とし、紙間距離を短く設定する事が可能となり記録画像の高画質化を可能としたサイドシューター型記録ヘッドを提供することを可能にした。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１は本発明に関わる第一の実施例の接続方法を示す断面図で、基板１に図６に平面図で示したＩＣチップ２を接着剤３を介して接続する場合、接合装置（図示しない）のツール５とＩＣチップとの間に厚さで３０ミクロン以下でヤング率１×１０¹⁰Ｐａ以上のフィルム４を介して、加圧加熱する。ヤング率は前記従来例で示した「電極部は集中荷重であるにもかかわらず、ＩＣチップ裏面には樹脂フィルムを介して等分布荷重が印加され、ＩＣチップ中央部の電極が存在しない部分がたわみ、反りが発生してしまう」ことを防止することを目的とし、厚さは「加圧加熱するときに接着剤３の一部がツール５に付着し、その後の接続において均一な加圧加熱ができなくなることを防止すること、更には装置に容易に取付けることができる」から決めることが効果的であり、本発明者等は厚さ５ミクロンと３０ミクロンのＳＵＳ箔（シムテープ／シムプレート）を用いた。

図２は本発明の接続方法で接続したＩＣチップの反り量を示した図である。この実験とシミュレーションは良く一致し、１２ｍｍ×２ｍｍ×０．１７５ｍｍのＩＣチップを、総加重３０ｋｇｆで接続した場合、約２ミクロンの反りに低減することが確認できた。この約２ミクロンの反りは、前述したように、接着剤の硬化収縮や加圧加熱時のＩＣチップと基板の温度差に起因する反りである。

図３は本発明に関わる実施例の接続構造を示す断面図で、基板１にＩＣチップ２を接着剤３を介して接続する場合、接合装置（図示しない）のツール５とＩＣチップとの間に厚さ３０ミクロン以下でヤング率１×１０¹⁰Ｐａ以上のシート状に切断したフィルムを介して、加圧加熱する。ここでは「加圧加熱するときに接着剤３の一部がフィルムに付着する」ことを利用して、前記接着剤で前記フィルムの４辺または一部が接着されたことを特徴とする。ＩＣチップ裏面に接着された前記フィルムはＩＣチップの熱を外気に放散する放熱板の役割を持つことができる。

図４はシリコン基板１１が、インク供給口６を化学エッチングやレーザ等の光エネルギーを用いて形成するとともに該基板上にインク流路７及び該インク流路の一部に設けられた電気熱変換素子８と該インク流路の壁となる吐出口形成部材にインク吐出口９が形成されて、インク内の気泡の成長方向とインクの吐出方向とが同じになるタイプのインクジェット記録ヘッドであり、特許請求項１のＩＣチップの接続方法で製造された接続構造体を示す断面図である。本実施例ではドライバーを内蔵せずに高耐圧のＣＭＯＳプロセスを用いて作製した外付けの制御回路用ＩＣチップ２を用いる。ＩＣチップ２はインク吐出口９の面からの突出量を小さくするために薄いＩＣチップ、本実施例では１７５μｍ厚さに研磨され、電極には突起電極を形成して基板１１の電極と対抗して載置する。ＩＣチップと基板間には接着剤（図示しない）を載置しＩＣチップのバンプと基板電極間を接着剤を介して接触接続する。接着剤には、絶縁樹脂層に導電粒子を分散・含有して異方導電特性を有するとともに前記ＩＣチップのバンプと前記基板の電極との接触接続を保持する異方性導電フィルム（ソニーケミカル株式会社製ＦＰ１３４１４Ｓ）、および圧力を加える事で前記ＩＣチップのバンプと前記基板の電極との接触接続を開始するとともに、熱で硬化収縮する事で前記ＩＣチップのバンプと前記基板の電極との接触接続を保持する絶縁性ペースト（新日鐡化学株式会社製ＮＥＸ−１５１）の両方で検討し、何れの接着剤に置いても接続特性と絶縁特性及び反りである事を確認した。

本発明の接続方法を示す断面図。本発明の接続方法で接続したＩＣチップの反り量を示した図。本発明に関わる実施例の接続構造を示す断面図。本発明の接続方法で製造されたインクジェット記録ヘッドの接続構造体を示す断面図。従来の接続方法を示す断面図。ＩＣチップ２の平面図。従来の接続方法で接続したＩＣチップの反り量を示した図。従来の接続方法のＩＣチップの反りが発生するメカニズムを説明するための図。

符号の説明

１基板
１１シリコン基板
２ＩＣチップ
２１入力電極
２２出力電極
３接着剤（異方性導電フィルム、異方性導電ペースト、絶縁性フィルム、絶縁性ペースト）
４フィルム
４１樹脂フィルム
５ツール
６インク供給口
７インク流路
８電気熱変換素子
９インク吐出口

Claims

基板とＩＣチップとを接着剤を介して接続するＩＣチップの接続方法において、ＩＣチップの裏面を厚さ３０ミクロン以下でヤング率１×１０¹⁰Ｐａ以上のフィルムを介して、加圧加熱することを特徴とするＩＣチップの接続方法。
基板とＩＣチップとを接着剤を介して接続されたＩＣチップの接続構造体において、ＩＣチップの裏面には厚さ３０ミクロン以下でヤング率１×１０¹⁰Ｐａ以上のフィルムが前記接着剤でフィルムの４辺または一部が接着されたことを特徴とするＩＣチップの接続構造体。
前記ＩＣチップは厚さが２００ミクロン以下であることを特徴とする特許請求項１のＩＣチップの接続方法および特許請求項２のＩＣチップの接続構造体。
前記フィルムはＳＵＳ、軟鋼、真鍮等の金属箔であることを特徴とする特許請求項１のＩＣチップの接続方法および特許請求項２のＩＣチップの接続構造体。
ＳＵＳ、軟鋼、真鍮等の金属箔の前記フィルムを前記ＩＣチップを加圧加熱した後、または加圧加熱する前にピッチ送りして前記接着剤の硬化体による影響を排除したことを特徴とする特許請求項１のＩＣチップの接続方法。
前記接着剤は絶縁樹脂層に導電粒子を分散・含有して異方導電特性を有し、前記ＩＣチップの電極バンプと前記基板の電極との接触接続と前記ＩＣチップと前記基板とを接着して電気的接続を保持する異方性導電フィルム又は異方性導電ペースト又は前記ＩＣチップの電極バンプと前記基板の電極との直接接触接続と前記ＩＣチップと前記基板とを接着して電気的接続を保持する絶縁樹脂フィルム又は絶縁樹脂ペーストである事を特徴とする特許請求項１のＩＣチップの接続方法および特許請求項２のＩＣチップの接続構造体。
前記基板が、インク供給口を形成するとともに該基板上にインク流路及び該インク流路の一部に設けられた電気熱変換素子と該インク流路の壁となる吐出口形成部材と該吐出口形成部材にインク吐出口が形成されて、インク内の気泡の成長方向とインクの吐出方向とが同じになるタイプのインクジェット記録ヘッドであることを特徴とする特許請求項１のＩＣチップの接続方法および特許請求項２のＩＣチップの接続構造体。