JP3977386B2 - 基板の接続構造 - Google Patents

Description

本発明は基板間の接続構造に関するものであり、例えば電気回路を形成した変形性のフィルム状基板とＩＣチップの接続に関するものである。

従来、ＩＣチップと基板との接続には、少なくともどちらか一方の接続部に導電材料の突起（バンプ）を設け、バンプをはんだ等の低融点の材料とすることにより接合する方法（非特許文献１参照）や導電性粒子を介して接触、光硬化性の接着剤で固定接続する方法が知られている（非特許文献２参照）。

サーキットテクノロジ、８、ｐ１３６−１４３（１９９３）、（社）プリント回路学会誌 ＨＹＢＲＩＤＳ、８、ｐ３−８（１９９３）ハイブリットマイクロエレクトロニクス協会誌

しかしながら、上記の接続構造ではバンプを形成するまたは電極上に導電粒子を配置する必要があり、バンプの形成や導電粒子の配置には手間がかかりコスト高の要因となっている。また、形成する多数のバンプの高さにばらつきがあることから接続方法が難しく信頼性に劣るという問題があった。本発明の目的は、バンプを形成することなく安価で信頼性の優れた接続手段を提供することである。

本発明は、[１] 変形性を有するフィルム状基板上に加圧により変形する線状かつ突起状の複数の回路を設けた第１の基板と、第２の基板であるＩＣチップ基板との接続構造であって、
前記第１の基板の回路は表面に微小突起を形成したものであり、第２の基板は、前記フィルム状基板の厚みより薄い絶縁層と、該絶縁層に形成され前記回路の幅より広い複数の開口部と、前記開口部内に設けられた電極とを具備し、
第１の基板の回路と第２の基板の電極の少なくとも一部が前記開口部内で第１の基板の回路の変形と導電粒子を介して接触するとともに、第１の基板と第２の基板が異方導電接着剤で固定され、該異方導電接着剤は導電粒子を含み、前記導電粒子は前記回路の高さのばらつきと同程度の大きさであることを特徴とする基板の接続構造に関する。

本発明の基板の接続構造は、電気回路の形成された基板またはＩＣチップに特別の接続用の突起を設けることなく、簡便にＩＣチップを電機的、機械的に接続するものであり、安価で信頼性に優れた接続が可能になった。

本発明に用いるフィルム状基板としては、例えば、ポリイミドやポリエチレンテレフタレート等の変形性を有する第１の基板上に、Ｃｕ箔やＡｇ、Ｎｉ等を含む導電性ペースト類の回路を設けたものであり、これら回路の表面にはＳｎ、Ａｕ、はんだ等の表面層が形成されていてもよい。また、本発明の回路は基板面より凸状であることが電極との接触の点で好ましく、その高さは後述する第２の基板の絶縁層の高さよりも大きな１μｍ以上が好ましく、回路表面には凹凸があることから３μｍ以上がより好ましい。第２の基板としては、例えば半導体（以下ＩＣという）チップ類のシリコン、ガリウムヒ素等がある。これらＩＣチップは、例えばＡｌ等の電極上に後述する図１で説明するように、酸化シリコン、ホウケイ酸ガラス、チッ化けい素、チッ化アルミニウム、チッ化ホウ素、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン等の絶縁層が形成され、接続を要する電極部の絶縁層が開口部となっているものが一般的であり、厚みは１〜１０μｍ程度である。

本発明においては、この開口部を前記回路の幅よりも広く、かつ前記フィルム状基板の厚みより絶縁層の厚みを小さくすることが必要である。ここで第２の基板の絶縁層の厚みは第１の基板の回路の厚みより小さくすることが好ましい。この理由はフィルム状基板の変形が小さくても回路の変形と導電粒子を介して接触を可能にするためである。開口部内で回路と電極の少なくとも一部が導電粒子を介して接触した状態で両基板を異方導電接着剤で固定する。固定の方法は両基板間に異方導電接着剤を配置し、位置合わせ、圧力を加えながら加熱等をすることにより行う。この際、異方導電接着剤は液状もしくは加熱時に液状となることが必要である。さらに熱または光等で反応するエポキシ、アクリル樹脂等の反応性樹脂が好ましい。

本発明によれば、変形性を有するフィルム状基板上に設けた回路が絶縁層に設けた開口部内に変形して入り込み導電粒子を介して導通が得られるので、特別な接続用の突起（バンプ等）を設けることなく基板間の電気的接続が可能である。また、機械的接続は異方導電接着剤により行っているので異方導電接着剤を変えることで種々の接続条件が選択できる。さらに回路の高さにばらつきがあってもフィルム基材の変形性を用いるので、多数の接続を一括して行える。以下に本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

（実施例１）
図１、２、３は本発明に関する基板間の接続図である。フィルム状基板とシリコンチップの接続に適用した場合を示す。図１は接続部の断面図であり、ポリイミドのフィルム１１上に表面にＳｎ層を有するＣｕの突起１２（高さｈｌ＝１５±２μｍ、幅Ｗ１＝４０μｍ）を複数設けたフィルム状基板１３と、シリコン基板２１上に形成したＳｉＯ_２等の絶縁膜２３（厚さｈ２＝２μｍ、開口幅Ｗ２＝８０μｍ）で囲まれた複数のＡｌの電極２２を設けたシリコンチップ２４との間に異方導電接着剤３１を配置し、１８０℃、２０ｋｇｆ／ｃｍ^２、２０秒の条件で加熱、加圧し固定する。異方導電接着剤３１は、導電粒子を分散した異方導電接着剤アニソルムＡＣ−７１４４（エポキシ樹脂系接着剤に粒径５μｍの金属被覆プラスチック粒子を含有、日立化成工業（株）製商品名）を用いた。Ｃｕ突起１２は線状であり、Ａｌ電極２２上の絶縁膜２３の開口部より長くても、図２に示すように変形してＡｌ電極２２に接触し基板間の電気的接続がなされる。Ｃｕ突起、Ａｌ電極、絶縁層は基板に電気回路を形成する際に同時に形成できるものであり、新規に工程を必要としない。また、フィルム状基板を用いフィルム状基板側から加圧することにより、Ｃｕ突起に高さのばらつきがあってもフィルムがクッションとして働き、各々の突起に均一に圧力が加わるため、一括して多数の接続を信頼性良く行うことができる。Ｃｕ突起１２の変形が少なくても導電粒子を介してＡｌ電極２２と導通が可能である。この場合は接着剤中に変形性を有する突起ばらつきと同程度の大きさの導電粒子を分散させることで、突起と電極の接触に加えて導電粒子を介して接続することにより同様の効果が期待できる。

以上、詳述したように、本発明は電気回路の形成された基板またはＩＣチップに特別の接続用の突起を設けることなく、簡便にＩＣチップを電機的、機械的に接続するものであり、安価で信頼性に優れた接続が可能になった。

本発明の一実施例であるフィルム状基板とＩＣチップの接続状態を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ’断面を示す図である。 図１をＢ方向より透視した時の接続部の状態を示す図である。

符号の説明

１１．ポリマーフィルム
１２．突起（回路）
１３．フィルム状基板
２１．シリコン基板
２２．Ａｌ電極
２３．絶縁膜
２４．ＩＣチップ
３１．接着剤（異方導電接着剤）

Claims (1)

1. 変形性を有するフィルム状基板上に加圧により変形する線状かつ突起状の複数の回路を設けた第1の基板と、第２の基板であるＩＣチップ基板との接続構造であって、
   前記第１の基板の回路は表面に微小突起を形成したものであり、第２の基板は、前記フィルム状基板の厚みより薄い絶縁層と、該絶縁層に形成され前記回路の幅より広い複数の開口部と、前記開口部内に設けられた電極とを具備し、
   第１の基板の回路と第２の基板の電極の少なくとも一部が前記開口部内で第１の基板の回路の変形と導電粒子を介して接触するとともに、第１の基板と第２の基板が異方導電接着剤で固定され、該異方導電接着剤は導電粒子を含み、前記導電粒子は前記回路の高さのばらつきと同程度の大きさであることを特徴とする基板の接続構造。

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