JP2009032948A

JP2009032948A - Ｉｃチップ及びｉｃチップの実装方法

Info

Publication number: JP2009032948A
Application number: JP2007196083A
Authority: JP
Inventors: Misao Konishi; 美佐夫小西
Original assignee: Sony Chemical and Information Device Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】接続不良が発生せず導通信頼性を向上させることが可能な異方導電性接着剤を用いたＩＣチップの接続技術を提供する。
【解決手段】本発明は、接続電極としてチップ本体２に複数の実装端子３、４を有し、異方導電性接着剤によって実装されるＩＣチップである。複数の実装端子３、４のうち、予め特定された領域として、長方形形状の接続側面２ａの短辺側縁部に設けられたの実装端子４の高さが、接続側面２ａの長辺側縁部に設けられた実装端子３の高さより高くされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、接続端子としてバンプを有するＩＣチップ、及びＩＣチップを用いた実装方法に関する。

従来より、例えば液晶表示装置等の配線（ガラス）基板上にＩＣチップを実装する手段として、異方導電性接着フィルムが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

この異方導電性接着フィルムを用いてＩＣチップの実装を行うには、ＩＣチップの接続端子（バンプ）と配線基部の電極端子との間に異方導電性接着フィルムを介在させ、熱圧着ヘッドによってＩＣチップを加熱するとともに押圧することによって熱圧着を行う。

しかし、従来、ＩＣチップに設けられたバンプのうち、特定のバンプに関して接続不良が生ずる場合がある。
例えば、図７（ａ）に示すように、ＩＣチップ１０１のチップ本体１０２縁部に設けられたバンプ１０３、１０４のうち、短辺側に設けられたバンプ（楕円Ａ、Ｂ内）に接続不良が生ずる場合がある。

また、図７（ｂ）に示すように、ＩＣチップ２０１のチップ本体２０２長辺部に設けられたバンプ２０３〜２０５のうち、一方の長辺側においてバンプが千鳥状に設けられたＩＣチップ２０１にあっては、外側のバンプ２０４（楕円Ｃ内）に接続不良が生ずる場合がある。
特開平８−７６５８号公報

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたもので、接続不良が発生せず導通信頼性を向上させることが可能な異方導電性接着剤を用いたＩＣチップの接続技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、接続電極としてチップ本体に複数の実装端子を有し、異方導電性接着剤によって実装されるＩＣチップであって、前記複数の実装端子のうち、予め特定された領域の実装端子の高さが、他の実装端子の高さより高くされたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記複数の実装端子が長方形状の接続側面の縁部に設けられ、当該複数の実装端子のうち、前記接続側面の短辺側縁部に設けられた実装端子の高さが、前記接続側面の長辺側縁部に設けられた実装端子の高さより高くされたものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記複数の実装端子が接続側面の縁部に沿って複数の列状に設けられ、当該複数列の実装端子のうち、当該接続側面の縁部外側に設けられた実装端子の高さが、当該接続側面の縁部内側に設けられた実装端子の高さより高くされたものである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明において、前記予め特定された領域の実装端子の高さと、前記他の実装端子の高さとの差が、使用する異方導電性接着剤の導電粒子の粒径の５％〜９５％であるものである。
請求項５記載の発明は、所定の接続電極が形成された配線基板と、請求項１乃至４のいずれか１項記載のＩＣチップとの間に異方導電性接着剤を配置し、加熱及び加圧を行うことにより、前記配線基板と前記ＩＣチップを接着するとともに当該電極同士を電気的に接続する工程を有するＩＣチップの実装方法である。

本発明の場合、接続電極としてチップ本体に設けられた複数の実装端子のうち、予め特定された領域（例えば、長方形状の接続側面の短辺側縁部領域や、接続側面の縁部に沿って実装端子が複数の列状に設けられた場合の縁部外側領域）の実装端子の高さが、他の実装端子の高さより高くされていることから、異方導電性接着剤を用いて熱圧着を行った場合に、従来技術ではつぶれ状態が不十分であった特定の導電粒子を十分に圧縮することができる。
その結果、本発明によれば、各実装端子上における導電粒子の圧縮状態を均一にすることができるので、種々のタイプのＩＣチップにおいて、導通信頼性を向上させることができる。
特に、本発明によれば、径の大きな導電粒子を用いることなく導通信頼性を向上させることができるので、ファインピッチのバンプを有するＩＣチップに有用となるものである。

本発明によれば、接続不良が発生せず導通信頼性を向上させることができる異方導電性接着剤を用いたＩＣチップの接続技術を提供することができる。

以下、本発明に係るＩＣチップ及びＩＣチップの実装方法の好ましい形態について図面を用いて説明する。

なお、後述するように、本発明に用いる異方導電性接着剤７は、絶縁性接着剤樹脂８中に導電粒子９が分散されているものであるが、その態様としては、ペースト状又はフィルム状のいずれにも適用することができる。

図１（ａ）（ｂ）は、本発明に係るＩＣチップの実施の形態を示す概略図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図である。また、図２（ａ）（ｂ）及び図３（ａ）（ｂ）は、本発明の原理を示す説明図である。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態のＩＣチップ１は、例えば、ＣＯＧ（Cip On Glass）方式に用いられるもので、長方体形状のチップ本体２を有し、その接続側面２ａが長方形形状に形成されている。

ＩＣチップ１の接続側面２ａの縁部（長辺及び短辺）には、接続電極として、以下のようなバンプを用いた実装端子３、４が、所定のピッチをおいて複数個設けられている。

本実施の形態の場合、実装端子３、４は、それぞれパターン状のＡｌ（アルミニウム）からなる電極部上に、Ａｕ（金）からなるバンプを形成することにより構成されている。

ここで、Ａｌ電極部上にＡｕバンプを形成するには、例えば以下に説明する公知のめっき法（例えば特許２９３６６８０号公報参照）を用いることができる。
すなわち、めっき法では、Ａｌ配線（電極部）と絶縁膜が形成されたＳｉ基板を用意し、この絶縁膜にＡｌ配線を外部に接続するための開孔を形成し、その全面にＴｉ（チタン）をスパッタしてＴｉ膜を形成し、Ｐｄ（パラジウム）をスパッタしてＰｄ膜を形成する。次いで、その上にレジストを被着しこれをパターニングすることによって、Ａｕバンプ形成用の開孔を有するレジストマスクを形成する。
さらに、前述の開孔からＰｄ膜の上にＡｕめっきを施してＡｕめっき層を形成し、その後、前述のレジストマスクを除去し、さらに金めっき層をマスクにしてＰｄ膜とＴｉ膜をエッチングする。これによりＡｌ電極部上に形成されたＡｕバンプを得る。

本発明では、複数の実装端子３、４のうち、予め特定された領域の実装端子の高さが、他の実装端子の高さより高くされている。

本実施の形態においては、図１（ａ）（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１の接続側面２ａの短辺側縁部（楕円Ａ，Ｂで示す領域）に設けられた実装端子４の高さが、接続側面２ａの長辺側縁部に設けられた実装端子３の高さより高くなるように構成されている。

本発明の場合、ＩＣチップ１の短辺側縁部の実装端子４の高さを長辺側縁部の実装端子３の高さより高くする方法は、特に限定されることはないが、製造工程の簡易さの観点からは、例えば、図３（ｂ）に示すように、実装端子４を設ける部分、すなわち、Ａｌ電極部２０上に金属によるかさ上げ部１０を設けて電極部分を多層化することが好ましい。

この場合、かさ上げ部１０の形成方法としては、例えば、アルミニウムを用いたスパッタリング法を採用することができる。

そして、かさ上げ部１０を形成した後、ＩＣチップ１の接続側面２ａ上にパッシベーション膜２１を形成し、さらに、かさ上げ部１０と、Ａｌ電極部２０との上に、上記方法によって同じ高さのバンプ部３０、バンプ部４０をそれぞれ形成する。

これにより、ＩＣチップ１の短辺側縁部の実装端子４の高さが、かさ上げ部１０の分だけ長辺側縁部の実装端子３の高さより高いＩＣチップ１を得ることができる。

以下、本発明の原理を図２（ａ）（ｂ）及び図３（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
ここでは、接続電極１３、１４が設けられた配線基板１１上に、ＩＣチップ１を実装する場合を考える。配線基板１１の接続電極１３、１４は、ＩＣチップ１の実装端子３、４にそれぞれ対応するものである。

ＩＣチップ１の実装時には、図２（ａ）に示すように、配線基板１１とＩＣチップ１との間に、異方導電性接着剤７を配置して熱圧着を行うが、その際、ＩＣチップ１側から加熱及び加圧を行う。

この場合、ＩＣチップ１の到達温度は２００〜２５０℃程度となるが、配線基板１１側の到達温度は１００〜１５０℃程度とＩＣチップ１に比べて低いため、加熱時にはＩＣチップ１の方が延びた状態となっている。このため、実装後、冷却の際にＩＣチップ１のチップ本体２の収縮が大きく、例えば、図２（ｂ）に示すように、配線基板１１よりＩＣチップ１の反りが大きくなり、結果として、実装部分全体に反りが発生する。

この状態では、ＩＣチップ１の接続側面２ａの縁部のうち短辺側縁部２ｂに応力が加わりやすいので、図３（ａ）に示すように、異方導電性接着剤７の導電粒子９ｂに対する押圧力が他の領域（本例では長辺側縁部）の導電粒子９に比べて小さく導電粒子９ｂの変形（圧縮）率が不足する傾向にある。

そこで、図３（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１の接続側面２ａの短辺側縁部２ｂにおいて、Ａｌ電極部２０上にかさ上げ部１０を設け、このかさ上げ部１０上にバンプ部４０を形成することにより、実装端子４の高さを、接続側面２ａの長辺側縁部の実装端子３の高さ（＝バンプ部３０の高さ）より高くする。

これにより、実装端子３及び接続電極１３間の間隔と、実装端子４及び接続電極１４間の間隔とを同等にすることができるので、ＩＣチップ１の接続側面２ａの縁部の各部分において導電粒子９に対して均一の力で押圧して圧縮率を均一にすることができる。

本発明の場合、実装端子３、４の高さの差は、特に限定されることはないが、導電粒子９の圧縮状態を均一にして導通信頼性を向上させる観点からは、導電粒子９の粒径の５％〜９５％とすることが好ましく、より好ましくは、３０％〜６０％である。

具体的には、例えば、導電粒子９の粒径が３μｍ〜５μｍである場合において、実装端子３、４の高さの差を、０．５μｍ〜３μｍとすることができる。

この場合、導電粒子９の弾性率が、１００ｋｇｆ／ｍｍ²〜１０００ｋｇｆ／ｍｍ²の範囲にある場合により効果的である。

図４（ａ）（ｂ）、図５（ａ）（ｂ）及び図６（ａ）（ｂ）は、本発明の他の実施の形態を示すものであり、以下、上記実施の形態と同一の部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

図４（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態のＩＣチップ１Ａは、チップ本体２の接続側面２ａの長辺側縁部に、接続電極としての実装端子３、４Ａ、５が設けられている。

本実施の形態では、ＩＣチップ１Ａの接続側面２ａの長辺側縁部の一方において、この長辺側縁部に沿って２列の実装端子４Ａ、５が千鳥状に配列されている。

そして、実装端子４Ａ、５のうち、接続側面２ａの一方の長辺側縁部外側に設けられた実装端子４Ａ（楕円Ｃで示す領域）の高さが、この長辺側縁部内側に設けられた実装端子５の高さより高くなるように構成されている。

この場合、ＩＣチップ１Ａの接続側面２ａの長辺側縁部外側の実装端子４Ａの高さを長辺側縁部内側の実装端子５の高さより高くする方法は、上記実施の形態と同様の方法を採用することができる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、実装端子５は、Ａｌ電極部２０上にバンプ部５０が形成され、実装端子４Ａは、Ａｌ電極部２０上にかさ上げ部１０が形成され、その上にバンプ部４０が形成されている。

なお、本実施の形態の場合、ＩＣチップ１Ａの接続側面２ａの短辺側縁部には、実装端子は設けられていない。

このような２列の実装端子４Ａ、５が長辺側縁部に沿って千鳥状に配列されているＩＣチップ１Ａにおいて、実装時にＩＣチップ１Ａ側から加熱及び加圧を行うと、図５（ｂ）に示すように、チップ本体２の中央部分が長辺側縁部と比較して沈み込む傾向がある。

このため、ＩＣチップ１Ａの実装後において、チップ本体２の中央部分と長辺側縁部との高さに差が生ずる。この差は、２列の実装端子４Ａ、５が設けられた側の長辺側縁部２ｃにおいて、特に大きくなる（数μｍ程度）。

ここで、図６（ａ）に示すように、実装端子４Ａ、５の高さが等しい場合には、この長辺側縁部外側の実装端子４Ａの導電粒子９ｃに対する押圧力が、他の領域の導電粒子９に比べて小さくなり、この導電粒子９ｃの変形（圧縮）率が不足する。

そこで、本実施の形態では、図６（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１Ａの接続側面２ａの長辺側縁部２ｃ外側における実装端子４Ａの高さを、Ａｌ電極部２０上にかさ上げ部１０を設けることによって長辺側縁部２ｃ内側の実装端子５の高さより高くする。

これにより上記実施の形態と同様に、実装端子５及び接続電極１５間の間隔と、実装端子４Ａ及び接続電極１４間の間隔とを同等にすることができるので、ＩＣチップ１Ａの縁部の各部分において導電粒子９に対して均一の力で押圧して圧縮率を均一にすることができる。

本発明の場合、実装端子５、４Ａの高さの差は、特に限定されることはないが、導電粒子９の圧縮状態を均一にして導通信頼性を向上させる観点からは、実装端子５、４Ａの差を、導電粒子９の粒径の５％〜９５％とすることが好ましい。

具体的には、例えば、導電粒子９の粒径が３μｍ〜５μｍである場合において、実装端子５、４Ａの差を、０．５μｍ〜３μｍとすることができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。

例えば、複数の実装端子のうち高さを高くする実装端子については、上述の実施の形態のように接続側面の縁部（短辺部又は長辺部）に配列されたものの全部には限られず、一部の実装端子であってもよい。

例えば、チップ本体の接続側面の隅部分の実装端子の高さを他の領域の実装端子より高くするなどＩＣチップに応じて種々の変更を行うことができる。

また、特定の領域の実装端子の高さを高くする方法については、上述した電極部上にかさ上げ部を設けて多層化する方法のほか、例えば、当初電極部を厚く形成しておき、実装端子の高さを高くする領域以外の領域の電極部の表層部分をエッチング等によって除去してその領域の高さを低くするようにしてもよい。

さらに、本発明は、上記実施の形態のタイプのＩＣチップのみならず、種々のタイプのＩＣチップに適用することができるものである。

以下、本発明の実施例を比較例とともに詳細に説明する。

［異方導電性接着フィルムの作成］
絶縁性接着剤樹脂としてエポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製ＥＰ８２８）３０重量部、フェノキシ樹脂（ＩｎＣｈｅｍ社製ＰＫＨＨ）４０重量部、エポキシ硬化剤（旭化成社製ＨＸ３９４１ＨＰ）３０重量部、導電粒子（積水化学社製平均粒径３μｍ）２５重量部を、溶剤としてトルエン／酢酸エチルを用いてミキサーで溶解混合させペーストとした。

そして、剥離処理を施したＰＥＴフィルム上に、上述したペーストを塗布し、７０℃に設定した電気オーブンで８分間加熱し、乾燥膜厚が２０μｍの異方導電性接着フィルムを作成した。

＜実施例１＞
図４（ａ）（ｂ）に示す千鳥足配列の実装端子を有するＩＣチップを用い、長辺側縁部外側の実装端子（４Ａ）の高さを１６μｍとし、長辺側縁部内側の実装端子（５）の高さを１５μｍとした。

この場合、電極部の厚さを通常より１μｍ厚く形成することにより実装端子（４Ａ）の高さを１μｍ高くした。

ここで、長辺側縁部外側及び内側の実装端子（４Ａ）、（５）の幅は１５μｍとし、実装端子間ピッチは１５μｍとした。

＜比較例１＞
電極部の厚さを通常通りとし長辺側縁部外側の実装端子（４Ａ）の高さを１５μｍとして実装端子の高さを全て同一にし、それ以外は、実施例１と同一の構成のＩＣチップを用いた。

＜実施例２＞
図１（ａ）（ｂ）に示すストレート配列の実装端子を有するＩＣチップを用い、短辺側縁部の実装端子（４）の高さを１６μｍとし、長辺側縁部の実装端子（３）の高さを１５μｍとした。

この場合、電極部の厚さを通常より１μｍ厚く形成することにより短辺側縁部の実装端子（４）の高さを１μｍ高くした。

ここで、短辺側縁部の実装端子（４）の幅は１４μｍとし、バンプ間ピッチは２５μｍとした。

一方、長辺側縁部の実装端子（３）の幅は１４μｍとし、バンプ間ピッチは２５μｍとした。

＜比較例２＞
電極部の厚さを通常通りとし短辺側縁部側の実装端子（４）の高さを１５μｍとしてバンプの高さを全て同一にし、それ以外は、実施例２と同一の構成のＩＣチップを用いた。

［評価］
配線基板としては、厚さ０．５ｍｍの透明ガラス板上に、厚さ０．２μｍのＩＴＯ電極をパターン形成したＴＥＧ（Test Element Group）を用いた。

そして、異方導電性接着フィルムとして上述したもの用いて配線基板上に各ＩＣチップを熱圧着した。

この場合、圧着条件は、温度２００℃、圧力３０ＭＰａ、時間１０秒とし、さらに、温度８５℃、相対湿度８５％の条件下で５００時間のエージングを行い、各実装端子間の導通試験を行った。その結果を表１、２に示す。

一方、熱圧着後のＩＣチップ内における導電粒子のつぶれ状態を顕微鏡を用いて目視観察した。

この場合、導電粒子が均一につぶれているものを「○」、実装端子間において導電粒子のつぶれ状態が不均一で、つぶれ状態が十分でない導電粒子が存在するものを「×」とした。

［評価結果］
実施例１及び実施例２については、エージング後において、６Ω以下の抵抗上昇に制御されており、長辺側縁部外側（実施例１）及び短辺側（実施例２）の実装端子間における導通が長期間安定していることがわかる。

また、導電粒子のつぶれ状態についても、実装端子間において均一につぶれていることが確認された。

一方、比較例１については、エージング後において２３Ωの抵抗上昇が見られ、また、長辺側縁部外側の実装端子間において、導電粒子のつぶれ具合が十分でない部分が存在した。

さらに、比較例２については、エージング後において１８Ωの抵抗上昇が見られ、また、短辺側縁部の実装端子間において、導電粒子のつぶれ具合が十分でない部分が存在した。
以上より、本発明の効果を実証することができた。

（ａ）：本発明に係るＩＣチップの実施の形態を外観構成を示す概略平面図である。（ｂ）：同ＩＣチップの外観構成を示す概略正面図である。（ａ）（ｂ）：本発明の原理を示す説明図である。（ａ）（ｂ）：本発明の原理を示す説明図である。（ａ）：本発明に係るＩＣチップの他の実施の形態を外観構成を示す概略平面図である。（ｂ）：同ＩＣチップの外観構成を示す概略側面図である。（ａ）（ｂ）：本発明の原理を示す説明図である。（ａ）（ｂ）：本発明の原理を示す説明図である。（ａ）：従来例に係るＩＣチップの外観構成を示す概略平面図である。（ｂ）：他の従来例に係るＩＣチップの外観構成を示す概略平面図である。

符号の説明

１ＩＣチップ
２チップ本体
２ａ接続側面
２ｂ短辺側縁部
３，４実装端子
７異方導電性接着剤
９導電粒子

Claims

接続電極としてチップ本体に複数の実装端子を有し、異方導電性接着剤によって実装されるＩＣチップであって、
前記複数の実装端子のうち、予め特定された領域の実装端子の高さが、他の実装端子の高さより高くされたＩＣチップ。
前記複数の実装端子が長方形状の接続側面の縁部に設けられ、当該複数の実装端子のうち、前記接続側面の短辺側縁部に設けられた実装端子の高さが、前記接続側面の長辺側縁部に設けられた実装端子の高さより高くされた請求項１記載のＩＣチップ。
前記複数の実装端子が接続側面の縁部に沿って複数の列状に設けられ、当該複数列の実装端子のうち、当該接続側面の縁部外側に設けられた実装端子の高さが、当該接続側面の縁部内側に設けられた実装端子の高さより高くされた請求項１記載のＩＣチップ。
前記予め特定された領域の実装端子の高さと、前記他の実装端子の高さとの差が、使用する異方導電性接着剤の導電粒子の粒径の５％〜９５％である請求項１乃至３のいずれか１項記載のＩＣチップ。
所定の接続電極が形成された配線基板と、請求項１乃至４のいずれか１項記載のＩＣチップとの間に異方導電性接着剤を配置し、
加熱及び加圧を行うことにより、前記配線基板と前記ＩＣチップを接着するとともに当該電極同士を電気的に接続する工程を有するＩＣチップの実装方法。