JP3282795B2 - 異方性導電膜を用いる配線接続方法 - Google Patents

異方性導電膜を用いる配線接続方法

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JP3282795B2 JP8392598A JP8392598A JP3282795B2 JP 3282795 B2 JP3282795 B2 JP 3282795B2 JP 8392598 A JP8392598 A JP 8392598A JP 8392598 A JP8392598 A JP 8392598A JP 3282795 B2 JP3282795 B2 JP 3282795B2
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、異方性導電膜を用
いる配線接続方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、異方性導電膜を用いて、たとえば
ICパッケージやフレキシブル基板を配線基板に接続、
固定したり、ICチップをフレキシブル基板に接続、固
定したりする実装方式が知られている。異方性導電膜を
用いてICパッケージを配線基板に実装する従来例を図
10に示す。
【0003】101は配線基板、102は異方性導電
膜、103はICパッケージであり、104は配線基板
101の表面に形成された導体からなる基板ランド、1
05はICパッケージの表面に形成されたバンプであ
る。接続は、予め異方性導電膜102が配設された配線
基板101上に、基板ランド104とバンプ105とを
位置合わせした状態で、ICパッケージ103を載せ、
ICパッケージ103の反配線基板側からヒートツール
106で加熱、押圧することにより、異方性導電膜10
2の接着剤層1021を軟化し、導電粒子1022によ
り基板ランド104とバンプ105とを電気的に接続
し、接着剤層1021により配線基板101にICパッ
ケージ103を接着、固定する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の異方性導電膜を用いた実装方式は、ひねりや落
下衝撃などの外力が加わったときの接続信頼性が十分で
ないという問題があった。以下、本発明者は異方性導電
膜における上記接続信頼性低下の原因の解明を行ったと
ころ、以下に説明する現象が存在することを見出した。
【0005】図10を例として具体的に説明すると、上
記実装に際して、平坦な異方性導電膜102のICパッ
ケージ側の表面部分は、ヒートツール106からICパ
ッケージ103を通じて加熱されるとともに、バンプ1
05により押圧されて凹む。 しかし、上記加熱による
接着剤層1021の軟化と、バンプ105による接着剤
層1021の変形とは、ほとんど同時に開始されるた
め、異方性導電膜102が図10に示すようにバンプ1
05の周辺で湾曲してバンプ105の周辺に空気が残留
し、空気溜め107が形成されてしまう場合があった。
このような空気溜め107の空気は、その後のヒートツ
ール106からの受熱により大きく膨張してボイド10
8として残ってしまう(図11参照)。
【0006】しかし、バンプ105と導電粒子1022
との間の密着性を良好に確保するには、バンプ105の
主面と接着剤層1021との接着の程度(以下、主面接
着と呼称する)とともに、バンプ105の周辺部のIC
パッケージ103の表面やバンプ105の側面と接着剤
層1021との接着(以下、側面接着と呼称する)とに
大きく影響される。
【0007】このため、上記ボイド108が大きく成長
した場合には、上記側面接着の強度が低下し、バンプ1
05と導電粒子1022との密着性が低下し、接触抵抗
が増大してしまう。更に、はなはだしい場合には、落下
などの衝撃やねじれ、振動などが加わった場合に、IC
パッケージ103と異方性導電膜102との剥離または
配線基板101と異方性導電膜102との剥離が進行し
てしまう。
【0008】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、優れた接続強度を発揮することができる異方性導
電膜を用いる配線接続方法を提供することをその解決す
べき課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた請求項1記載の異方性導電膜を用いる配線接
続方法では、接続部材を被接続部材に実装するのに異方
性導電膜を用い、この異方性導電膜により接続用導体と
接続部材の表面の接続用突起電極とを接続する。本構成
では特に、異方性導電膜と接続部材との接合以前に、予
め異方性導電膜の接続用突起電極接合部位に凹部を設
、前記凹部の深さを前記接続用突起電極の高さ未満と
し、前記凹部の広さを前記接続用突起電極の広さ未満と
する。このようにすれば、優れた接続信頼性が得られ
る。
【0010】更に説明すると、本構成では、異方性導電
膜の表面には接続用突起電極接合部位に位置して予め凹
部の分だけ凹んでいるので、接続用突起電極を押し付け
た場合でも、異方性導電膜の凹み変形の量はその分だけ
減少することになる。その結果、図10、図11を例と
して説明すると、この凹み変形に対する異方性導電膜1
02の抗力が減少するので空気溜め107が大幅に減少
し、さらにボイド108が大幅に減少する。これによ
り、上記側面接着の力が増大し、接続用突起電極である
バンプ105と導電粒子1022との密着性の増大、及
び、異方性導電膜102とICパッケージ103との接
着性の増大を実現することができ、結局、本構成によれ
ば、構成部材間の熱膨張係数の不一致や衝撃などにより
生じる応力に耐えて異方性導電膜を用いる配線接続の信
頼性を従来より格段に向上することができる。
【0011】また、このようにすれば、凹部の形成によ
り、接続用突起電極と異方性導電膜との上記主面接着の
程度が悪化したり、接続用突起電極と導電粒子との密着
性が悪化したりすることを防止することができる。
【0012】更に、このようにすれば、凹部の形成によ
り、接続用突起電極と異方性導電膜との上記主面接着の
程度が悪化したり、接続用突起電極と導電粒子との密着
性が悪化したりすることを防止することができる。
【0013】請求項2記載の構成によれば、接続部材を
被接続部材に実装するのに異方性導電膜を用い、この異
方性導電膜により接続用導体と接続部材の表面の接続用
突起電極とを接続する。本構成では特に、凹部を、平坦
な異方性導電膜を被接続部材上に配設した後、凹部形成
用の加熱ヘッドを異方性導電膜の表面に加熱、押圧して
形成することにより、異方性導電膜と接続部材との接合
以前に予め異方性導電膜の接続用突起電極接合部位に凹
部を設ける。このようにすれば、異方性導電膜の凹部と
被接続部材の接続用導体との位置合わせが不要となり、
加熱ヘッドの凸パターンの変更により自由に凹部パター
ンを変更することができる。
【0014】請求項記載の構成によれば請求項記載
の異方性導電膜を用いる配線接続方法において更に、凹
部形成用の加熱ヘッドは、接続部材接合用の加熱ヘッド
と一体化される。このようにすれば、被接続部材に対し
て凹部形成用の加熱ヘッドを位置合わせすれば、その
後、この凹部形成用の加熱ヘッドと接続部材接合用の加
熱ヘッドとの位置ずれ量だけこれら両ヘッドを一体に変
位させればよく、位置合わせ作業が簡素となる。
【0015】
【発明を実施するための態様】本発明の異方性導電膜を
用いる配線接続方法では以下の実施態様を有することが
できる。接続部材及び被接続部材としては、ICパッケ
ージ、ICチップ、配線基板、フレキシブル基板などを
採用することができ、接続用突起電極としてはバンプや
導体ボールなど、接続部材の主面から突出する導体を採
用することができ、接続用導体としては基板ランドや電
極パッドなど被接続部材からまったくあるいはそれほど
突出しない導体や、バンプや導体ボールなどのような接
続用突起電極などを採用することができる。
【0016】凹部の広さや深さは、接続用突起電極の広
さや高さ以下であることが好ましい。凹部の平面形状は
接続用突起電極の平面形状に略一致する形状が最適であ
るが、その他の形状とすることも可能である。異方性導
電膜に設ける凹部の数は、接続用突起電極の個数と一致
させてもよいが、異なる個数としてもよい。たとえば凹
部形成用の加熱ヘッドの凸部を所定パターンで多数形成
しておけば、このパターンに適合する複数の接続用突起
電極配置パターンをもつ接続部材全てに対して共通の凹
部形成用の加熱ヘッドを用いることができる。
【0017】
【実施例1】以下、本発明の異方性導電膜を用いる配線
接続方法の一実施例を図1〜図6に示す工程図を参照し
て説明する。図1において、1は配線基板、2は異方性
導電膜、7は凹部形成用の加熱ヘッドをなすヒートツー
ルであり、異方性導電膜2は配線基板1上に配設され
る。配線基板1の表面にはそれぞれ導体からなる多数の
基板ランド4が所定のパターンで形成されている。異方
性導電膜2は加熱により軟化し、更なる加熱により硬化
する接着剤に多数の導電粒子を分散させたフィルムであ
り、ヒートツール7の下面には基板ランド4のパターン
に一致するパターンにて凸部71が形成されている。2
1は接着剤層、22は導電粒子である。
【0018】次に、図2に示すように異方性導電膜2の
上面にヒートツール7を降下させて加熱、押圧すること
により、図3に示すようにヒートツール7の凸部71に
一致する凹部20が異方性導電膜2の上面に転写され
る。なお、ヒートツール7の凸部71は基板ランド4の
直上に位置合わせされ、これにより凹部20は基板ラン
ド4の直上に形成される。また、この時、異方性導電膜
2を軟化させて異方性導電膜2を配線基板1に接着させ
ることも可能である。
【0019】次に、図4に示すように、樹脂モールドタ
イプのICパッケージ3を異方性導電膜2上に移送し、
ICパッケージ3の下面に設けられたバンプ5を、異方
性導電膜2の凹部20の直上に位置合わせし、その後、
図5に示すように、接続部材接合用の加熱ヘッドをなす
ヒートツール6を降下させて、ICパッケージ3を通じ
て異方性導電膜2を加熱しつつ、ICパッケージ3を異
方性導電膜2に押し付ける。すると、所定時間後、異方
性導電膜2が軟化し、バンプ5は凹部20に嵌まり込
み、その結果、異方性導電膜2がバンプ5により過度の
変形応力を受けることなく、導電粒子22は基板ランド
4とバンプ5とを電気的に接続する。その後、更なる加
熱を所定時間行うことにより、異方性導電膜2が硬化さ
れ、図6に示すようにICパッケージ3は配線基板1に
実装される。図7に異方性導電膜2に、凹部20の配置
パターンの一例を示す。
【0020】なお、この実施例において、ヒートツール
6、7は一体に形成されており、単一の駆動手段で駆動
されるので、位置合わせや工程が従来よりそれほど複雑
となることはない。
【0021】
【実施例2】本発明の異方性導電膜を用いる配線接続方
法の他の実施例を図4〜図6を参照して説明する。この
実施例は、実施例1において、図1〜図3の凹部形成工
程を省略し、更に、図4において、凹部20が予め形成
された異方性導電膜20を用いるものである。
【0022】ただし、この実施例では、予め形成された
凹部20と基板ランド4とを位置合わせする必要があ
る。 (変形態様1)実施例2において用いた異方性導電膜
2、すなわち予め凹部20を備えた異方性導電膜2は、
実施例1のようなヒートツールを用いて作成できる他、
図8に示す二層膜貼り合わせにより作成することもでき
る。
【0023】更に説明すれば、この態様における異方性
導電膜2は、予め所定パターンの貫通穴25をもつ上膜
26と、平坦な下膜27とを貼り合わせて作製される。
ただし、上膜26は接着剤層からなり、下膜27は導電
粒子を含む接着剤層からなる。上膜26は導電粒子を含
んでもよく、含まなくてもよい。 (変形態様2)実施例1、2では、異方性導電膜2には
バンプ5に合わせて凹部20を設けたが、更に基板ラン
ド4に合わせて凹部29を設けてもよい。
【0024】なお、これら凹部20、29は、バンプ
5、基板ランド4の高さより浅く、バンプ5、基板ラン
ド4の平面形状より僅かに小さい形状とすることが好ま
しい。また、バンプ5は、例えばはんだバンプ、Auバ
ンプ、Agバンプ、ワイヤバンプとされ、基板ランド4
は例えばNiーAuめっきで形成されるが、それらの製
造方法は周知であるので説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の異方性導電膜を用いる配線接続方法
を示す工程図である。
【図2】実施例1の異方性導電膜を用いる配線接続方法
を示す工程図である。
【図3】実施例1の異方性導電膜を用いる配線接続方法
を示す工程図である。
【図4】実施例1の異方性導電膜を用いる配線接続方法
を示す工程図である。
【図5】実施例1の異方性導電膜を用いる配線接続方法
を示す工程図である。
【図6】実施例1の異方性導電膜を用いる配線接続方法
を示す工程図である。
【図7】実施例1の異方性導電膜2における凹部20の
配置パターンの一例を示す部分斜視図である。
【図8】実施例2の変形態様を示す工程図である。
【図9】実施例1、2の変形態様を示す模式断面図であ
る。
【図10】従来の異方性導電膜を用いる配線接続方法を
示す模式断面図である。
【図11】従来の異方性導電膜を用いる配線接続方法を
示す模式断面図である。
【符号の説明】
1は配線基板(被接続部材)、2は異方性導電膜、3は
ICパッケージ(接続部材)、4は基板ランド(接続用
導体)、5はバンプ(接続用突起電極)、7はヒートツ
ール(加熱ヘッド)、21は接着剤層、22は導電粒子
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 宏司 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式 会社デンソー内 (56)参考文献 特開 平9−283566(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面に接続用突起電極を有する接続部材、
    表面に接続用導体を有する被接続部材、及び、異方性導
    電膜を準備し、前記異方性導電膜を前記接続部材及び被
    接続部材の間に介設し、押圧、加熱して前記異方性導電
    膜により前記接続用導体を前記接続用突起電極に接続す
    る異方性導電膜を用いる配線接続方法において、 前記異方性導電膜と前記接続部材との接合以前に予め前
    記異方性導電膜の前記接続用突起電極接合部位に凹部を
    設け、前記凹部の深さを前記接続用突起電極の高さ未満
    とし、前記凹部の広さを前記接続用突起電極の広さ未満
    とすることを特徴とする異方性導電膜を用いる配線接続
    方法。
  2. 【請求項2】表面に接続用突起電極を有する接続部材、
    表面に接続用導体を有する被接続部材、及び、異方性導
    電膜を準備し、前記異方性導電膜を前記接続部材及び被
    接続部材の間に介設し、押圧、加熱して前記異方性導電
    膜により前記接続用導体を前記接続用突起電極に接続す
    る異方性導電膜を用いる配線接続方法において 平坦な前記異方性導電膜を前記被接続部材上に配設した
    後、表面に凸部を有する凹部形成用の加熱ヘッドを前記
    異方性導電膜の接続部材側の表面に押し付けて凹部を形
    成し、その後、接合用の加熱ヘッドを前記接続部材の反
    異方性導電膜側の表面に押し付けて前記接続部材を前記
    異方性導電膜を通じて前記被接続部材に接着し、前記接
    続用突起電極を前記異方性導電膜を通じて前記接続用導
    体に接続することにより、前記異方性導電膜と前記接続
    部材との接合以前に予め前記異方性導電膜の前記接続用
    突起電極接合部位に前記凹部を設けることを特徴とする
    異方性導電膜を用いる配線接続方法。
  3. 【請求項3】請求項2記載の異方性導電膜を用いる配線
    接続方法において、 前記両ヘッドは、ヘッド駆動手段により一体に移動され
    ることを特徴とする異方性導電膜を用いる配線接続方
    法。
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