JP2006237364A

JP2006237364A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2006237364A
Application number: JP2005051196A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kimura; 寛之木村
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】
異方性導電部材を用いて半導体チップと回路基板を異方性導電粒子の捕捉数を十分に確保させ、かつ、絶縁性を低下させずに接続することを目的とする。
【解決手段】
複数の突起状電極が形成された半導体装置において、突起状電極１１、１２等が一直線上に整列されずに形成された半導体チップ１と、配線層７が形成され、表面に前記突起状電極に対応した複数の回路基板電極が形成された回路基板８と、絶縁性樹脂６及びこの絶縁性樹脂中に分散された導電性粒子からなり、前記半導体チップと前記回路基板とを熱圧着することにより、前記突起電極１１、１２等と前記回路基板電極７との間に前記導電性粒子を捕捉させて前記半導体チップ１と前記回路基板８とを接合する異方性導電部材６とを有する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は半導体装置の実装構造に関して、半導体チップと回路基板とをフェイスダウンで接続するフリップチップ実装構造に関するものである。

半導体チップは、微細加工技術の進歩により集積度が増大しチップ面積が減少するが、入出力電極パッド数が増大している。そのため、電極パッドの寸法とその間隔を縮小する事が求められている。異方性導電粒子を用いたフリップチップ実装では、半導体チップの入出力信号は、電極パッド上に突起状電極（以下バンプという、）を設け、前記パッドを回路基板の電極に異方性導電粒子を含む絶縁性樹脂で接続して回路基板へ伝達している。図５に示したように、従来から、バンプを一直線上に整列させず、ひとつおきにずらして配置する、所謂千鳥状配置とすることで、バンプの間隔を縮小する方法が用いられてきたが、千鳥状配置では、実装基板として液晶表示装置などへ実装する場合、実装基板に用いられる配線材料により配線抵抗が通常の金属配線に比較して大きく、実装時の位置ずれによる端子間のショートを防止するために実装基板の配線を細くすることは困難なため、接続時の位置合わせに非常に高度な位置合せが要求されるとともに、チップ内部側に配置された電極バンプ上に効率的に異方性導電粒子を誘導することができなかった。前記フリップチップ実装では、異方性導電粒子の捕捉数が十分でないと電気的接続が不十分となるため、バンプの大きさを縮小すると十分な接続が得られなくなるので、バンプの大きさを縮小することはできず、電極パッドが多数ある半導体チップでは小型化が困難であった。また、バンプ間の間隙部を縮小することは実装時に絶縁性樹脂とともに、粒子がバンプ上からバンプ間の間隙部に移動し、バンプ間の絶縁性を低下させる可能性が高くなる。従来は、この問題を解決するために、半導体チップ外周に配置された電極パッド上のバンプとは別に、異方性導電粒子誘導用バンプを前記電極パッドの内側近傍に別途設け、電極パッド上のバンプの前記異方性導電粒子の捕捉数を増大させる手法をとったものがあった。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００１−２３７２７８号公報

半導体装置の小型化のため、バンプの大きさおよび、バンプ間の間隔を縮小した場合には異方性導電粒子を十分に捕捉することができず、安定した電気的接続ができない。また、異方性導電粒子を十分に捕捉させようと、絶縁樹脂中の異方性導電粒子の密度を上昇させた場合、異方性導電粒子が滞留しやすいバンプ間の間隙部に密集し、詰まることによって、バンプ間の絶縁性が確保できず、ショートしてしまう。

そこで本発明では、異方性導電粒子の捕捉数を確保し、かつ、バンプ間の間隙部を異方性導電粒子が効率的に移動できる形状にバンプを配置することにより、バンプ間に粒子が密集し絶縁性を低下させることなく、電気的接続を安定させることを目的とする。

本発明の半導体装置は、絶縁性樹脂およびこの絶縁性樹脂中に分散された異方性導電粒子を効率的に電極バンプ上に誘導し、かつバンプ間に滞留することを防ぐような独特の形状と特得な配置を有するバンプが形成された半導体チップと、配線層が形成され表面にバンプと対応する回路基板電極が形成された回路基板と、絶縁性樹脂およびこの絶縁性樹脂中に分散された異方性導電粒子からなり、半導体チップと回路基板とを熱圧着することにより、バンプと回路基板電極との間に導電性粒子を捕捉させて半導体チップと回路基板とを接続する異方性導電部材とを有する構成としたものである。

この半導体チップと回路基板とを接続する過程において、絶縁性樹脂およびこの絶縁性樹脂中に分散された異方性導電粒子は半導体チップの中心から外縁部方向に移動する。本発明では、隣接した突起状電極を一直線上に整列した状態で配置せず、突起状電極の間隙部を移動する絶縁性樹脂およびこの絶縁性樹脂中に分散された異方性導電粒子を効率的に誘導し、間隙部の異方性導電粒子の密度を減少させ、突起状電極への異方性導電粒子の捕捉数を増大させることが可能になる。

本発明によれば、異方性導電粒子を突起状電極上に効率的に誘導し異方性導電粒子の捕捉数を十分に確保でき、かつ、突起状電極間の絶縁性を低下させることなく、安定して回路基板との電気的接続を実施することができる。さらに、粒子誘導用のバンプを別途設ける必要がないので、半導体装置を小型化しても、実装用基板の配線パターンと粒子誘導用のバンプが接触しショートすることがない。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態である半導体装置の図である。

図２は第1の実施例におけるバンプの配置を模式的に示したものである。バンプ１１、１２、１３等が直線上に整列せずに配置されていることによって、バンプ１１、１３によって異方性導電粒子がバンプ１２上に効率的に誘導され、また、バンプ１２によってもバンプ１１および１３上に異方性導電粒子が効率的に誘導される形状に配置されている。

ここで、絶縁性樹脂と、この絶縁性樹脂中に分散された異方性導電粒子は、半導体チップと回路基板を相互に押し付け接続する際に半導体チップ中央側から外周側に向かって移動するが、隣接するバンプ１２よりも端面がチップ中心側にある隣接するバンプ１１、および１３によって、絶縁性樹脂および異方性導電粒子の移動が妨げられ、各々のバンプ両外側方向へ絶縁性樹脂および異方性導電粒子は押しのけられるように移動し、バンプ１１および１３の間にあるバンプ１２の方向へ誘導される。このとき、バンプ１１および１３双方によって、絶縁性樹脂および異方性導電粒子が押しのけられる力を受け、双方の中心線の延長線上に位置するバンプ１２上に効率的に異方性導電粒子を集められ、より多くの粒子がバンプ１２上に捕捉されることになる。

２本の直線３ａおよび３ｂ上にそれぞれ、バンプ１１およびバンプ１３とバンプ１２が交互に配置され、また、直線３ａおよび３ｂの２本の直線の間隔は、バンプ１１と１２、およびバンプ１２と１３の間隔と同等かあるいは広くなるようにバンプが配置されている。ここで、直線３ａはバンプ１１、および１３などと交差する位置にあり、図５に示す直線３ａが他のバンプと交差しない従来技術と比較して、半導体チップ１上を占有する領域の面積が同等であればより大きな面積を有するバンプを形成することができ、接続性を大幅に向上させることができる。

図３は第2の実施例におけるバンプの配置を模式的に示したものであって、バンプ２２ｂはバンプ２１ａ、２３ａの上端を通る直線３ａとバンプ２１ｃ、２３ｃの下端を通る直線２ｃの間に配置され、同様にバンプ２１ｃおよび２３ｃは、バンプ２２ｂの上端を通る直線３ｂとバンプ２２ｄの下端を通る直線２ｄの間に配置される。

また、バンプ２１ａと２１ｃ、２２ｂと２２ｄ、２３ａと２３ｃはそれぞれ電気的に等価であり、それぞれが直線５と平行な直線上に配置されている。ダミーのバンプではなく、複数の電気的に等価なバンプを配置することによって、単一のバンプのみを配置する場合に比較して、接続性および信頼性を向上させることができる。

図４は第３の実施例におけるバンプの配置を模式的に示したものであって、バンプ３１ｂ、３３ｂはバンプ３２ａの上端を通る直線３ａとバンプ３２ｃの下端を通る直線２ｃの間に配置され、同様にバンプ４２ｃは、バンプ３１ｂ、３３ｂの上端を通る直線３ｂとバンプ３１ｄ、３３ｄの下端を通る直線２ｄの間に配置される。

また、バンプ３１ｂと３１ｄ、３２ａと３２ｃ、３３ｂと３３ｄはそれぞれ電気的に等価であり、それぞれが直線５と平行な直線上に配置されている。
また、バンプ３１ｂと３１ｄ、３２ａと３２ｃ、３３ｂと３３ｄはそれぞれ電気的に等価であり、それぞれ直線５と平行な直線上に配置されている。ダミーのバンプではなく、複数の電気的に等価なバンプを配置することによって、単一のバンプのみを配置する場合に比較して、接続性および信頼性を向上させることができる。

本発明は、突起状電極を絶縁性樹脂およびこの絶縁性樹脂中に分散された異方性導電粒子を効率的に突起状電極上部に誘導する配置とすることで、この樹脂と異方性導電粒子を効率的に移動させ、さらに、突起状電極周辺の異方性導電粒子の密度を増大させることで、突起状電極に捕捉される異方性導電粒子数を増大させる。突起状電極間の間隙部に異方性導電粒子が密集することによる突起状電極間の絶縁性低下を防止し、半導体チップと回路基板の電気的接続性を向上させる作用を有する。

本発明の実施形態の図本発明の実施形態の図本発明の長方形バンプ実施形態の図本発明の円形バンプ実施形態の図従来の実施形態の図

符号の説明

１半導体チップ
２バンプ下端の接線
３バンプ上端の接線
４バンプ右端の接線
５バンプ左端の接線
６異方性導電フィルム（絶縁性樹脂および異方性導電粒子を含む）
７電気配線
８配線基板
１０分割された電気的に等価なバンプを通る直線
１１バンプ
１２バンプ
１３バンプ
２１ａバンプ
２１ｃ２１ａと電気的に等価なバンプ
２２ｂバンプ
２２ｄ２２ｂと電気的に等価なバンプ
２３ａバンプ
２３ｃ２３ａと電気的に等価なバンプ
３１ｂバンプ
３１ｄ３１ｂと電気的に等価なバンプ
３２ａバンプ
３２ｃ３２ａと電気的に等価なバンプ
３３ｂバンプ
３３ｄ３３ｂと電気的に等価なバンプ

Claims

突起状電極が形成された半導体チップと、前記突起状電極に対応した複数の回路基板電極が表面に形成された回路基板と、絶縁性樹脂及びこの絶縁性樹脂中に分散された導電性粒子からなり、前記半導体チップと前記回路基板とを熱圧着することにより、前記突起電極と前記回路基板電極との間に前記導電性粒子を捕捉させて前記半導体チップと前記回路基板とを接合する異方性導電部材とを有する半導体装置において、
前記半導体チップに多数形成された隣接する突起状電極の中で、複数の突起状電極の共通接線が半導体チップの端面と平行な一本の接線とならないように突起状電極が形成された半導体チップであることを特徴とする半導体装置。
前記突起状電極が長方形または平行四辺形であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
前記突起状電極が円形または楕円形であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
前記突起状電極の端部を通る前記半導体チップの端面と平行なそれぞれの直線間の距離が、それぞれの隣り合う前記突起状電極の間隔と同等またはそれ以上離れていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
前記突起状電極の端部を通る前記半導体チップの端面と平行なそれぞれの直線間の距離が、それぞれの隣り合う前記突起状電極の接線に接するか接線から離れていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置
前記突起電極のうち一部または全部が、電気的に等価な２つまたはそれ以上に分割された突起状電極であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
前記電気的に等価な２つまたはそれ以上に分割された突起状電極が一本の直線上に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。