JP2007067134A - 実装部品、実装構造、及び実装構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 接続端子間の電気的接続を安定して行うことができ、これにより異なる接続端子間での接続抵抗値のばらつきを抑えた、実装部品、実装構造、及び実装構造の製造方法を提供する。
【解決手段】 実装基板２上に半導体装置３が配され、実装基板２の接続端子４に半導体装置３の接続端子５が、導電性粒子９を含有してなる異方性導電材料８を介して接続されてなる実装構造１である。異方性導電材料８を介して接続される接続端子５が、その異方性導電材料８が配される側の面の外周縁部に、接続端子５の上方に向けて立ち上がるとともに、接続端子５の側方に向けて一部を開口した側壁６を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、実装部品、実装構造、及び実装構造の製造方法に関する。

携帯電話、ＰＤＡ等の携帯情報端末機器や、デジタルカメラなどの携帯映像機器などでは、その小型化を図るうえで高密度実装が益々要求されている。このような要求に応えるため、駆動ＩＣなどの半導体装置の実装については、従来のパッケージ品を実装する方法から、半導体装置を直接回路基板（実装基板）に実装する方式が主流になりつつある。
回路基板上に半導体装置を直接実装した構造としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）のような、導電性粒子を含有してなる異方性導電材料を接続材料として用いた構造が広く知られている。

異方性導電材料として例えば異方導電性フィルムは、熱硬化性樹脂に導電性粒子を分散させたものである。そして、この導電性粒子が、半導体装置の金バンプ等からなる接続端子と回路基板の接続端子との間に入り込み、両者を電気的に接続するようになっている。また、加熱により硬化した熱硬化性樹脂により、半導体装置が回路基板上に固着されるようになっている。

ところで、半導体装置の接続端子と回路基板の接続端子とはそれぞれ複数ずつ形成されており、互いに対応する接続端子間に、異方性導電材料中の導電性粒子がそれぞれ挟まれ、介在させられるようになっている。
ところが、接続端子間に挟まれる導電性粒子の数（捕捉数）は、複数組の接続端子の間でそれぞれに異なってしまい、したがって、各接続端子間での半導体装置と回路基板との接続抵抗値にばらつきが生じている。そして、このように各接続端子間での接続抵抗値にばらつきが生じると、信号の応答に差が生じるなどの不都合を招き、また、この不都合を回避しようとすると、接続端子の設計レイアウトが制限されてしまうといった新たな不都合を招いていた。

また、小型化に伴う接続端子の狭ピッチ化により、接続端子自体もその面積が小になる傾向にあることから、特に異方性導電材料中に含有される導電性粒子の数が少ない材料を用いた場合では、最悪、接続端子間に導電性粒子が捕捉されなくなることがある。一方、導電性粒子の数が多い材料を用いた場合には、半導体装置の接続端子間、または回路基板の接続端子間でショートを起こしてしまうおそれがある。

このような問題を解消するため、接続端子としての金バンプをメッキで形成した後、その表面を加工し凹凸を形成することにより、導電粒子を捕捉し易くした技術が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１６９４６号公報

しかしながら、前記の技術では、仮にダイシングにより個片化する前のウエハの状態にあるＩＣ（半導体装置）に対し、金バンプ形成後に前記の凹凸を形成するようにした場合、異物の噛み込みやバンプ高さのバラツキなどが起こり、したがって実際にこの加工を行うのは容易ではなく、また歩留まり低下の一因ともなってしまうことから、その実施が困難である。一方、ダイシングによる個片化した後のＩＣ（半導体装置）に対し、前記の凹凸加工を行うようにした場合にも、生産性が著しく低下してしまうといった問題があり、やはりその実施が困難である。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、接続端子間の電気的接続を安定して行うことができ、これにより異なる接続端子間での接続抵抗値のばらつきを抑えた、実装部品、実装構造、及び実装構造の製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の実装部品は、実装基板上に半導体装置が配され、前記実装基板の接続端子に前記半導体装置の接続端子が、導電性粒子を含有してなる異方性導電材料を介して接続されることで形成される実装構造における、前記実装基板あるいは前記半導体装置からなる実装部品であって、
前記異方性導電材料を介して接続される接続端子が、その異方性導電材料が配される側の面の外周縁部に、該接続端子の上方に向けて立ち上がるとともに、該接続端子の側方に向けて一部を開口した側壁を有していることを特徴としている。

実装基板及び／又は半導体装置からなる本発明の実装部品によれば、これを用いて実装構造を製造するに際して以下の作用を奏する。
この実装部品と、これの接続対象となる実装基板又は半導体装置との間に前記異方性導電材料が配され、この異方性導電材料が加熱・溶融されるとともに、実装部品と接続対象とが圧着されることにより、実装構造が得られる。その際、異方性導電材料中の熱硬化性樹脂が一旦溶融することで実装部品と接続対象との間を流動する。このとき、異方性導電材料中に含有される導電性粒子も前記樹脂の流れに同伴される。すると、前記実装部品の接続端子には、異方性導電材料が配された側の面に一部を開口した側壁が形成されているので、この開口を通った導電性粒子が側壁にせき止められることにより、該側壁を形成した面上に導電性粒子が効率良く捕捉される。

したがって、前記面上に導電性粒子が効率良く、すなわち十分に捕捉されることにより、実装部品と接続対象との接続端子間の電気的接続が安定してなされるようになり、これにより異なる接続端子間での接続抵抗値のばらつきも抑えられる。
また、このように前記面上に導電性粒子が効率良く捕捉されることにより、例えば導電性粒子の数が少ない異方性導電材料を支障なく用いることができ、したがって接続端子の狭ピッチ化への対応も可能となる。

また、前記実装部品においては、前記接続端子の側壁における前記開口が、実装部品の中央側に向いているのが好ましい。
この実装部品を用いて実装構造を製造する際、特に異方性導電材料を少なくとも実装部品の中央部に配するようにすることにより、該異方性導電材料中の熱硬化性樹脂が溶融し中央部から外側に流動するようになる。そのとき、接続端子の側壁における前記開口が、実装部品の中央側に向いているので、前記樹脂の流れに同伴された導電性粒子がより効率良く前記側壁を形成した面上に捕捉されるようになる。

また、前記実装部品においては、前記接続端子の、前記異方性導電材料が配される側の面の形状が四角形であり、前記開口が、前記四角形における一辺の上に配されていてもよい。
このように接続端子の上面形状を四角形とすることで、一般的な直方体状の接続端子に本発明を適用することができる。また、側壁における開口を、前記四角形における一辺の上に配するようにしているので、この側壁を有する接続端子の製造が容易になるとともに、開口の位置決めも容易になる。

また、前記実装部品においては、前記接続端子の側壁の高さが、前記導電性粒子の粒径より小であるのが好ましい。
このようにすれば、接続端子の上面上に捕捉された導電性粒子を介して接続端子間の電気的接続を行う際、導電性粒子の頂点が側壁より高くなるので、加圧により側壁を潰さなくても導電性粒子が側壁より上方に突出するようになり、したがって接続対象の接続端子に容易に接するようになる。よって、この導電性微粒子を介しての接続端子間の電気的接続が容易になり、接続時に過剰な加圧力を必要とすることがないことから、この加圧により破損などの不都合が生じるのを防止することができる。

本発明の実装構造は、実装基板上に半導体装置が配され、前記実装基板の接続端子に前記半導体装置の接続端子が、導電性粒子を含有してなる異方性導電材料を介して接続されることで形成される実装構造において、前記実装基板及び／又は前記半導体装置が、前記の実装部品であることを特徴としている。
この実装構造は、前記実装部品と、これの接続対象となる実装基板又は半導体装置との間に前記異方性導電材料が配され、この異方性導電材料が加熱・溶融されるとともに、実装部品と接続対象とが圧着されることにより、得られる。その際、異方性導電材料中の熱硬化性樹脂が一旦溶融することで実装部品と接続対象との間を流動する。このとき、異方性導電材料中に含有される導電性粒子も前記樹脂の流れに同伴される。すると、前記実装部品の接続端子には、異方性導電材料が配された側の面に一部を開口した側壁が形成されているので、この開口を通った導電性粒子が側壁にせき止められることにより、該側壁を形成した面上に効率良く捕捉される。

したがって、前記面上に導電性粒子が効率良く、すなわち十分に捕捉されることにより、実装部品と接続対象との接続端子間の電気的接続が安定してなされるようになり、これにより異なる接続端子間での接続抵抗値のばらつきも抑えられる。
また、このように前記面上に導電性粒子が効率良く捕捉されることにより、例えば導電性粒子の数が少ない異方性導電材料を支障なく用いることができ、したがって接続端子の狭ピッチ化への対応も可能となる。

本発明の実装構造の製造方法は、実装基板上に半導体装置を配し、前記実装基板の接続端子に前記半導体装置の接続端子を、導電性粒子を含有してなる異方性導電材料を介して接続することで形成する実装構造の製造方法において、
前記実装基板及び／又は前記半導体装置として、前記の実装部品を用い、
前記実装部品となる前記実装基板及び／又は前記半導体装置を、その接続端子の前記開口が、前記異方性導電材料の溶融時における流れ方向の上流側に向くようにして配置するとともに、前記実装基板と前記半導体装置との間に前記異方性導電材料を配し、
その後、前記異方性導電材料を加熱・溶融するとともに、前記半導体装置を前記実装基板側に圧着することを特徴としている。

この実装構造の製造方法によれば、実装時に前記実装部品を、その接続端子の前記開口が、前記異方性導電材料の溶融時における流れ方向の上流側に向くようにして配置するので、前記の流れに同伴された導電性粒子を、より効率良く前記側壁が形成された面上に捕捉することができる。
したがって、前述したように実装部品と接続対象との接続端子間の電気的接続を安定して行うことができ、これにより異なる接続端子間での接続抵抗値のばらつきも抑えることができる。
また、このように前記面上に導電性粒子を効率良く捕捉できることにより、例えば導電性粒子の数が少ない異方性導電材料を支障なく用いることができ、したがって接続端子の狭ピッチ化への対応も可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る実装部品、実装構造、及び実装構造の製造方法を説明する。
図１は、本発明の実装構造の一実施形態を示す図であり、図１中符号１は実装構造である。この実装構造１は、本発明における実装基板としての回路基板２上に、ドライバーＩＣなどとなる半導体装置３をＣＯＧ（Chip on glass）で実装したものである。

回路基板２には、その表面側に銅箔パターンなどからなる回路（図示せず）が形成されており、この回路には、金属バンプ等からなる接続端子４が接続され形成されている。
半導体装置３は、本発明の実装部品の一実施形態となる直方体状のもので、その能動面側に集積回路（図示せず）を形成し、この集積回路のＡｌ電極（図示せず）上に、金属バンプからなる接続端子５を形成したものである。接続端子５は、図２に示すように半導体装置３の能動面の外周部に多数が整列形成されたもので、略四角柱状に形成されたものである。

これら接続端子５には、その上面、すなわち回路基板２側に接合される面に、図３に示すように側壁６が形成されている。この側壁６は、接続端子５の上面の外周縁部に、該接続端子６の上方に向けて立ち上がって形成されるとともに、該接続端子６の側方に向けて一部を開口して形成したものである。すなわち、四角形状の上面における三辺上に、平面視コ字状の側壁６が形成され、前記四角形状における一辺の上に開口部７を形成したものである。

このような構成からなる接続端子５は、図２に示したように本実施形態では半導体装置３の能動面に環状に配列して形成されており、それぞれの側壁６における前記開口部７が、半導体装置３の中央側に向いて配設されている。すなわち、図２中において外周縁となる各辺に沿って配設された接続端子５は、対向する辺にその開口部７を向けて配設されている。なお、本実施形態においては、四隅に配設された各接続端子５は、それぞれが配置されている短辺と反対の側の短辺に開口部７を向けて配設されている。
また、これら接続端子５の側壁６は、その高さが、後述する異方性導電材料中に含有される導電性粒子の粒径より小となるように形成されている。

ここで、このような構成からなる接続端子５の製造方法を図４を参照説明する。なお、図４においては、図２のＡ−Ａ線で矢視した方向の断面を図４（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）に示し、図２のＢ−Ｂ線で矢視した方向の断面を図４（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）に示す。
まず、図４（ａ）、（ｂ）に示すように半導体装置３（図４中に示さず）の能動面側のＡｌ電極２０を覆ってパシベーション膜２１を形成し、さらにこのパシベーション膜２１をドライエッチングでパターニングして開口２１ａを形成し、この開口２１ａ内に前記Ａｌ電極２０の上面の一部を露出させる。

次いで、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように例えばＴｉ−Ｗ合金をスパッタ法で成膜し、アンダーバリアメタル層（図示せず）を形成する。続いて、Ａｕをスパッタ法で成膜し、Ａｕ層２２を形成する。次いで、このＡｕ層２２上にレジスト層２３を形成し、さらにこれをフォトリソ法でパターニングして開口２３ａ形成し、この開口２３ａ内に前記パシベーション膜２１の開口２１ａの大半を覆うＡｕ層２２と、パシベーション膜２１の一部を覆うＡｕ層２２とを露出させる。すなわち、図４（ｃ）に示すように図２のＡ−Ａ線断面では、パシベーション膜２１の開口２１ａの全長を覆うＡｕ層２２を露出させ、さらにこの開口２１ａの両側のパシベーション膜２１を覆うＡｕ層２２についてもその一部を露出させる。一方、図４（ｄ）に示すように図２のＢ−Ｂ線断面では、パシベーション膜２１の開口２１ａの一方の側についてはその一部をレジスト層２３で覆ったままとし、他方の側についてのみ、開口２１ａとパシベーション膜２１の一部とを覆うＡｕ層２２を露出させる。

次いで、図４（ｅ）、（ｆ）に示すように、電解メッキ法によって前記開口２３ａ内に露出するＡｕ層２２上に金をメッキし、金バンプからなる接続端子５を形成する。続いて、レジスト層２３を除去する。その後、Ａｕ層２２およびアンダーバリアメタル層をウエットエッチングすることにより、図４（ｇ）、（ｈ）に示すようにＡｌ電極２０に電気的に接続した接続端子５を得る。

このようにして得られた接続端子５は、図４（ｅ）、（ｆ）に示したようにパシベーション膜２１の開口２１ａの大半を覆うアンダーバリアメタル層及びＡｕ層２２と、パシベーション膜２１の一部を覆うアンダーバリアメタル層及びＡｕ層２２の直上に形成されているので、特にパシベーション膜２１の直上に形成された部分に、図４（ｇ）、（ｈ）に示したようにＡｌ電極２０とパッシベーション膜２１との段差が反映されて側壁６が形成され、また、パシベーション膜２１の開口２１ａの一方の側のレジスト層２３で覆われた部分に、側壁６が形成されないことによって開口部７が形成される。

そして、このような形状の接続端子５を有した半導体装置３と前記回路基板２とは、図１に示したように、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）からなる異方性導電材料８を介して接続されており、これによって本発明の実装構造１が形成されている。

すなわち、図５（ａ）に示すように回路基板２上に例えば異方性導電フィルムからなる異方性導電材料８を配置し、さらにその上に、互いに対応する接続端子４、５が上下に重なるようにして半導体装置３を載せる。そして、図５（ｂ）に示すようにその状態で半導体装置３を回路基板２側に加圧するとともに、加熱することにより、回路基板２上に半導体装置３を実装する。なお、回路基板２上への異方性導電材料８の配置については、本実施形態では半導体装置３の能動面全体を覆うようにして行っている。

このようにして実装を行うと、加熱によって一旦溶融した異方性導電材料８中の樹脂が、加圧によって半導体装置３の中心側から外側に向かって流れるようになる。すると、異方性導電材料８中に含有される導電性粒子９も、この流れに同伴されて半導体装置３の中心側から外側に向かって流れる。このとき、接続端子５の上面（異方性導電材料が配される側の面）が従来のように平坦であれば、導電性粒子９はこの上面に捕捉されることなく通過してしまう確率が高くなるが、本実施形態では、この上面に側壁６を形成するとともにこの側壁６に開口部７を形成し、さらにこの開口部７を半導体装置３の中央側（中心側）に向けて配しているので、側壁６を形成した上面上に導電性粒子９が効率良く捕捉されるようになる。

すなわち、溶融した異方性導電材料８が半導体装置３の中心側から外側に向かって流れるようになっており、接続端子５の開口部７を半導体装置３の中央側（中心側）に向けて配しているので、結果的に、開口部７が前記異方性導電材料８の流れ方向の上流側に向いて配されている。

したがって、本実施形態の実装構造１によれば、流れてきた導電性粒子９が容易に開口部７内に入り込むようになり、さらに、接続端子５の上面上に側壁６による段差が形成されていることで、図６に示すように開口部７を通ってこの上面上に入った導電性粒子９が段差（側壁６）にせき止められ、上面上に捕捉されるようになるのである。

また、このようにして捕捉された導電性粒子９は、図３中二点鎖線で示すようにその粒径が接続端子５の側壁６の高さより大となっている。したがって、これら導電性粒子９を介して接続端子５と回路基板２側の接続端子４とを電気的に接続する際、導電性粒子９の頂点が側壁６より高くなるので、加圧によって側壁６を潰さなくても導電性粒子９が側壁６より上方に突出するようになり、よって接続対象となる回路基板２側の接続端子４に容易に接するようになる。したがって、この導電性微粒子９を介しての接続端子４、５間の電気的接続が容易になり、接続時に過剰な加圧力を必要とすることがないことから、この加圧により破損などの不都合が生じるのを防止することができる。

また、前述したように接続端子５の上面上に導電性粒子９を効率良く捕捉することができるので、本発明の実装部品となる半導体装置とその接続対象となる回路基板２との接続端子５、４間の電気的接続を安定して行うことができ、これにより接続端子５、４間とこれとは異なる接続端子５、４間とでその接続抵抗値にばらつきが生じるのを抑えることができる。したがって、この接続抵抗値のばらつきに起因して信号の応答に差が生じるといった不都合や、これを回避しようとすることで接続端子５の設計レイアウトが制限されてしまうといった不都合を防止することができる。

また、このように導電性粒子９を効率良く捕捉できることにより、例えば導電性粒子９の数が少ない異方性導電材料を支障なく用いることができ、したがって接続端子４、５の狭ピッチ化への対応も可能となる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。例えば、前記実施形態では半導体装置３の接続端子５に側壁６及び開口部７を形成し、この半導体装置３を本発明における実装部品としたが、回路基板（実装基板）２の接続端子４に側壁６及び開口部７を形成し、この回路基板２を本発明における実装部品としてもよく、半導体装置３、回路基板２の両方を本発明における実装部品に構成してもよい。

また、前記実施形態では、接続端子５の側壁６の高さを、異方性導電材料８中に含有される導電性粒子９の粒径より小となるように形成したが、必ずしもこうしなくてはならないわけではない。すなわち、側壁６の高さを導電性粒子９の粒径より大とした場合には、実装時、加圧力を調整することで側壁６を圧潰することにより、導電性粒子９を介しての接続端子４と接続端子５との電気的接続を確保することができる。
また、接続端子５の上面形状についても、円形や三角形など、四角形以外の形状にしてもよい。
さらに、実装基板と半導体装置との実装形態についても、ＣＯＧ以外に、ＣＯＦ（Chip on film）やＣＯＢ（Chip on bord）などであってもよい。

本発明における実装構造の一実施形態の概略構成を示す側断面図である。 半導体装置の能動面側を示す平面図である。 本発明に係る接続端子の概略構成を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｈ）は接続用端子の製造工程を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は図１に示した実装構造の製造方法説明図である。 導電性粒子が接続端子上に捕捉されるのを模式的に示す説明図である。

符号の説明

１…実装構造、２…回路基板（実装基板）、３…半導体装置、４…接続端子、５…接続端子、６…側壁、７…開口部、８…異方性導電材料、９…導電性粒子

Claims (6)

1. 実装基板上に半導体装置が配され、前記実装基板の接続端子に前記半導体装置の接続端子が、導電性粒子を含有してなる異方性導電材料を介して接続されることで形成される実装構造における、前記実装基板あるいは前記半導体装置からなる実装部品であって、
   前記異方性導電材料を介して接続される接続端子が、その異方性導電材料が配される側の面の外周縁部に、該接続端子の上方に向けて立ち上がるとともに、該接続端子の側方に向けて一部を開口した側壁を有していることを特徴とする実装部品。
2. 前記接続端子の側壁における前記開口が、実装部品の中央側に向いていることを特徴とする請求項１記載の実装部品。
3. 前記接続端子の、前記異方性導電材料が配される側の面の形状が四角形であり、前記開口が、前記四角形における一辺の上に配されていることを特徴とする請求項１又は２記載の実装部品。
4. 前記接続端子の側壁の高さが、前記導電性粒子の粒径より小であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の実装部品。
5. 実装基板上に半導体装置が配され、前記実装基板の接続端子に前記半導体装置の接続端子が、導電性粒子を含有してなる異方性導電材料を介して接続されることで形成される実装構造において、
   前記実装基板及び／又は前記半導体装置が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の実装部品であることを特徴とする実装構造。
6. 実装基板上に半導体装置を配し、前記実装基板の接続端子に前記半導体装置の接続端子を、導電性粒子を含有してなる異方性導電材料を介して接続することで形成する実装構造の製造方法において、
   前記実装基板及び／又は前記半導体装置として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の実装部品を用い、
   前記実装部品となる前記実装基板及び／又は前記半導体装置を、その接続端子の前記開口が、前記異方性導電材料の溶融時における流れ方向の上流側に向くようにして配置するとともに、前記実装基板と前記半導体装置との間に前記異方性導電材料を配し、
   その後、前記異方性導電材料を加熱・溶融するとともに、前記半導体装置を前記実装基板側に圧着することを特徴とする実装構造の製造方法。
   

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