JPH0223623A - 電極の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえは半導体素子なと゛が形成された回路
基板と、プリント基板、フレキシブル基板あるいはセラ
ミンク基板などぴ）回路基板とを電気的に接続するため
の電極の形成などに好適に実施される電極の形成方法に
関する。

従来の技術 従来から、半導体素子などが形成された一方の回路基板
と、プリン■・基板、フレキシブル基板あるいはセラミ
ック基板などの他方の回路基板とを接続する場６に、半
導体素子の形成された一力の回路基板に突起した電［ｉ
（以下、突起電極という）を形成し、この突起電極を介
して汁′導体素子（１）形成された回路基板と前記他方
の回路基板とを電気的に接続していた。このような突起
電極の形成はめっき法、蒸着法あるいは転写法によ−ノ
て行われている。

めっき法は電極本体上に電気め−ノきによ−て突起電極
を形成する方法である。め−ノき法においては、たとえ
ばリフトオフ法による場６には、リフトオフ用のレジス
■・を形成し、その上に金属の拡散を防止するために全
面にＩ（リアメタル層を形成し、さらにその上にめ−）
き不要部をレジス■・てマスキングした後に電気め−）
きを行わなければな番゛。

ず、このようなめ−）き法においては、作業工程かむや
みに複雑化するという問題かぁ−）な。

蒸着法は突起電極を形成すＩ＼き位置に対応炙る位置に
透孔が形成されたメタルマスクを回路ｊｇ、板上に位置
し、この状態てスパ・ンタリングあるいはエレクトロン
ビーム蒸着などによ−）で金属層を形成し、この金属に
よ一部で突起電極を形成する方法である。この蒸着法で
は、バリアメタルを形成した後に再度メタルマスクを介
して突起電極を構成する金属を蒸着することが必要であ
る。したがって作業工程が複雑化するはかりでなく、多
くの材料を必要とし、また精密な、メタルマスクを作成
しなければならず、コストアップを招来した。

また転写法は仮基板上の所定の位置に、たとえばめ−）
きなとによ−）で金などの突起物を形成し、この仮基板
を突起電極が形成されるべき回路基板に積層した状信、
で加熱する。これによって金などの突起物が前記回路基
板に熱転写され、突起電極が形成される。

このような転写法においては突起物の形成材料として金
具外の金属を使用することができない。

したがってコストアップを招来する。しかも金をめっき
するための条件および熱転写を行うための条件が厳しく
、所望の形状で突起電極を形成することが困難であると
いう問題かぁ−）な。

さらに上述した突起した電極の形成方法においては、い
ずれも突起電極が形成される一方の回路基板と他方の回
路基板との白金接続を目的としでいる。したがってたと
えば突起電極が金である場きには、この金と接続される
他方の回路基板の電極材料は金と親和性がなけれはなら
ない。このため他方の回路基板の電極材料が限定されて
しまうという欠点を有していた。またき全接続であるた
めに接続される回路基板相互の熱膨張率の相違に起因す
る接続不良が発生するという問題かあ−ノな。

圧接法は上記突出した電極と他方の回路基板に形成され
ている電極とを圧接によ−）で電気的に接続する方法で
、前記他方の回路基板の電極材料が限定されず、なおか
つ上述した接続不良を防止し、高信頼性の接続状態が維
持できるという利点がある。しかしながらこの圧接法に
よ−）で突起電極を接続する場きに、突起電極の高さの
高精度な形成、接続される回路基板相互の平坦性、およ
び厳しい接続条件などの実用上きわめて大きな問題があ
る。

そこで特開昭６１−２５９５．４８４こ開示されている
ように、弾性を有する突起電極を形成するために、突起
電極本体上にジリコーンゴノ、層を形成し、その表面に
導電層を形成する方法が考えられている。

また、特開昭６３　４７９４３に開示されているように
、一方の回路基板上の接続すべき電極上のみにマイクロ
・カプセルを配置し、他方の回路基板と位置合ぜした後
、加熱加圧し、接着固定する方法が考えられている。

発明が解決しようとする１１ｍ、 上記弾性を有する突起電極を形成する方法においては、
シリコーンゴム層を電極本体上に形成する場自と導電層
を形成する場自との少なくとも２回以上ホトレジストの
塗布およびマスクを介する露光などの工程が必要となる
。またシリコーンゴム層と導電層との密着性の問題など
解決すべき課題を残している。

マイクロ　カプセルを用いた方法では、加熱加圧により
接着固定する為、一方の回路基板に高温に弱い基板、た
とえば液晶表示部を有する様な基板を用いる場自、加熱
が制限され十分な接続がてきない事、また接着部が電極
部に限定されている為、信頼性が低いなど、解決すべき
課題がある。

本発明の目的は、上記技術的課題を解決し、簡単な方法
によ−）で容易かつ低コス）・て信頼性の高い圧接法に
よる接続のための突起した電極の形成方法を提供するこ
とである。

課題を解決するための手段 本発明は、物体上に予め形成されている電極本体上に接
着剤層を形成する工程と、 この接着剤層が粘着性を有している時間内にｉ〒われ、
接着剤層から突出するように、その接着剤層に表面の一
部もしくは全部が導電性を有する導電性粒子を付着させ
る工程とを含むことを特徴とする電極の形成方法である
。

作　　用 本発明に従えば、物体上には予め電極本体が形成されて
おり、この電極本体上に接着剤層が形成される。この後
この接着剤層が粘着性を有してぃる時間内に導電性粒子
がこの接着剤層に付着され、該導電性粒子はその一部分
が前記接着剤層がち突出した状態となる。これによって
突起した電極が形成される。

したか−ノで、たとえば半導体装置を回路基板上に実装
する場きに、この半導体装置上に前記突起した電極を形
成すれば、前記回路基板に半導体装置が圧接によ−）て
高い信頼性で接続される。

また、前記突起した電極を用いて圧接する場きに、それ
ぞれの回路基板の接着固定に光硬化性あるいは自然硬化
性の接着剤を使用することにより広い面積を低温で接着
することがてきると同時に電気的な接続部が（４脂によ
り封止されるので一層、高い信頼性で接続される。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の半導体装置７の構成を示
ず断面図である。半導体装置７は物体であるシリコ〉・
なとの基板１と、この基板１上に形成され電極本体であ
る配線層２と、非導電性の接着剤層８と、導電性粒子５
とを含んで構成される。

基板１の一方表面には選択的に配線層２が形成される。

この配線層２は一般的にはアルミニウノ、が使用される
が、接触抵抗を低減するためにＡ　Ｌｌ、Ａ　ｇ　、Ｐ
　ｄ　、　Ｎ　ｉ　、Ｃ，ＬＬ　、　Ｃｌ−、Ｔ　ｉ　
、Ｗ　、Ｚ　ｎ、Ｓｒｉ、Ｆ’ｂ、Ｉ　ｎ、Ｍｏおよび
Ｔａのうちのいずれかの金属あるいはこれらの金属のき
金を材１゛：１とし、１層もし・くは２層以上で被覆さ
れるように構成することもできる。

基板１の配線層２が形成されていない領域には、表面保
護ｗＡ３が形成される。この表面保護膜３（：ｌたとえ
ばＳ　ｉ　Ｎ、　ＰＳＧ　（Ｓ　ｉ　０２）あるいはポ
リイミドなどから成る。

半導体装置７のさらに第１図上層には非導電性の接着剤
層８が形成されている。この接着剤層８は後述する方法
によって、導電性粒子５の一端を配線層２の表面に接触
し、他端を接着剤層８がら突出した状態て硬化される。

接着剤層８はたとえばアクリル系樹脂、ポリエステル系
樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂あるいはシリコ
ーン系樹脂などの各種合成樹脂を使用することができる
。

また導電性粒子５としてはＡ　ｌｌ　、Ａ　ｇ、　Ｃｕ
　、　Ｃ５Ｉ　ｎ　、Ｆ’　ｃｌ、Ｎ　ｉ　、　Ｆ’　
ｌ：＋わよびＳ　ｎのうちのいずれかの金属またはこれ
らの金属の６になどを材料とし、たとえば数μｒｌ’ｌ
から数十μｍ程度の粒径の金属粒子である。また上記導
電性粒子５として、たとえばシリコーンゴムＪ、よびウ
レタンゴムなどの弾性を有する６成樹脂をＡｕ、Ｎｉま
たはＣなとて被覆したもの、もしくは前記弾性を有する
き成樹脂などにＡ　ｌｌ　、Ａ　ｇ、、（：Ｌ＋ｔ＋　
、Ｎ　ｉ　、Ｃ，ＩｒｒｒｒおよびＦ’　ｄなとの金属
またはこれらの金属のき金の微粒子を混なし、これを材
４″ミ１とした弾性を有する導電性粒子を使用すること
もてきる。

半導体装置７を圧接によって他の配線基板と接続１−る
場６には、導電性粒子５の粒径を均一にすることによっ
て突起電極の高さのばらつきを防止し、導電性粒子５と
して弾性を有り−る材料を使用すれば、接続の信頼性が
向上される。

第２図は、第１図示の構成の製造工程を説明するための
断面図てある。第２図（１）に示されるように、予め表
面保護膜３および配線層２の形成されている基板１にお
いて、この配線層２ｔ、よび表面保護膜３の第２図上方
には、たとえ（まスビ〉コートあるいはロールコー■・
などの方法によ−ノで接着剤が全面に塗布され、接着剤
層Ｓａか形成される。

この接着剤層８ａは光硬化性を有しており、この状態で
、後述する不要な導電性粒子５の除去時における接着剤
層８ｚｔの流出Ｊ〕よび導電性粒子−の発散等を防止す
るために、全面に適度な紫外線を照射して段階的に接着
剤層８ａを硬化させ、粘度を増加させて粘着性を改善す
ることもてきる。また高い粘度を有する接着剤を溶剤て
希釈して適当な粘度に調節し、上記スピンコードあるい
はロールコートなどの方法て塗布した後、溶剤を蒸発さ
せて段階的に硬化させてから導電性粒子５をＩ＝１ン。

させてもよい。さらに接着剤層８ε１の材料として熱硬
化性を有している接着剤を使用する場合には低粘度の接
着剤を上記方法で塗布した後に、加熱して段階的に硬化
させ粘度を増大さ〜すでから導電性粒子５を付着させる
ようにすることもてきる。

このようにして接着剤層８ａの形成された基板１に対し
て、第２１（２）に示されるように、マスク９を介して
矢符２０て示されるように紫外線を照射する。マスク９
には、紫外線を遮蔽する遮蔽部’：）ａと紫外線が通過
する透孔ツ）［）とが形成されており、基板ｌの表面保
護膜３が形成された領域と透孔９ｂとか位置き−Ｕされ
、紫外線が照射される。これによ−ｔて表面保護膜３が
形成された領域の接着剤層８　ｔ＋は硬化される。この
とき配線層２が形成されている領域の接着剤層８ａは粘
着性を有している。このようにして粘着性を有する接着
剤層８こｔを微細バター〉て形成することができる。

接着剤層８５食を微細パターンて形成した後に導電性粒
子らを付着させる。このときの状態は第２図（３）に示
されるとよ〕りである。この導電性粒子５は粘着性を有
する接着剤層８εｔの部分にのみ付着され、他の領域に
静電気等で付着された不要な導電性粒子５はエアブロ−
によ−）でまたははけなどを使用して除去される。した
が−）て配線層２の形成された領域にのみ選択的に導電
性粒子らを付着することができる。このようにして突起
電極が形成される。

この後粘着性を有する接着剤層８２ｔを硬化さ−リれば
半導体装置７の取扱いが容易になり、３１°導木装置７
の製造工程における操作性が向上される。

また後述するようにこのような半導体装置７を曲の回路
基板と接続した恍に接着剤によ−）でモールドする堝き
には、モールドするための接着剤と同一工程によって前
記接着剤層８εｔを硬化リ−ろこともできる。

第３図は、本発明の他の実施例の半導体装置０の構成を
示す断面図である。なお第１図示した実施例と対応する
部分には同一の参照符を用いる。

第３図示の構成においては、配線層２才、まひ表面保護
膜３が形成された基板１において、導電性の接着剤層４
が、配線層２の形成されている領域にのみホトリソグラ
フィなとてエッチ〉・グずろことによって選択的に形成
される。このような場６に接着剤層４の材料として、ア
クリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、つし・り〉系樹脂
、エボ・Ｖシ系樹脂ＪＪよひシリコ−〉系樹脂などの各
種合成樹脂を使用することかでき、また光硬１ヒ性、熱
硬化性あるいは自然硬化性なとの接着剤を用いることか
できる。

接着剤層４として、たとえばＡ　Ｌｌ　、　Ａ　ｇ　、
Ｃｕ、（二゛、Ｆ’　ｄ、Ｎ　ｉ　ｔ４ｉよびＩ　ｎな
どの導電性材料あるいはこれらの導電性材１′ミ１の３
金などの微粒子を混合して導電性を１１与し、接着剤と
して光硬化性または熱硬化性を有する材料を使用１１れ
ば、導電性粒子５を付着した漫にこの接着剤層−１を硬
化することがてき、半導体装置６の製造工程における操
作性が格段に向上される。また導電性粒子５の一端部は
配線層２に必ずしも接触している必要がなく製造工程が
簡素ｊヒてきる。

このようにして突起電極の形成された半導体装置６，７
は、たとえば）゛りント基板、−フレキシブル基板、セ
ラミック基板あるいはガラス基板などの回路基板に圧接
された状等、て接続されろ。

第４Ｌｍ（１）は半導体装置６の回ｌ１１８基板１２／
＼の実装状態を説明するための断面図であり、第一０図
（２）は第４図（１）の接続部付近をＤノ：人し゛（示
す断面図である。回路基板１２と半導体装置６とはクリ
ップ１１４こよ−）で圧接された状態で接続される。こ
れによ−）で半導体装置（′）は回路基板］２に実装さ
れる。

半導体装置６の、上述した製造方法によ−）で突起電極
が形成されている表面と回路基板の電Ｖｉ！１３が形成
された表面とは、対向した状態て導電性粒子５と電極１
３とが接触リーる位置にカイト１０によ−）て位置きせ
され、たとえはクリップ１１によって加圧される。この
ようにして半導体装置（′Ｊの配線層２と回路基板１２
グ）電極１３とは導電性粒子５を介して電気的に接続さ
れ、半導体装置６が回路基板１２に実装される。

第５図（１）は、半導体装置６の回路基板１２との他の
接続状態を説明するための断面図であり、第５図（２）
は第５図（１）の接続部付近を拡大して示す断面図であ
る。第５図示の方法にＪ、いでは、半導体装置６の突起
電極が形成され／二表面と回路基板１２の電（斬１３が
形成された表面とを対向し、導電性粒子５と電極１３と
が接触状磨となるように位置計せして、外導体装置６を
回路基板１２に接着剤層１４を介在さ−１て加圧する。

この状！薄にＪ、いて接着剤層ＩＬ１を硬化さ−けるこ
とにょ−）で、半導体装置６が回路基板１２に実装され
る。

第・１図および第５図にＪ）いて半導体装置６が回路基
板１２に実装される場６に−）いて説明したけれども、
第１図示した半導体装置７に−）いても同様に回路基板
に実装リーることがてきる。また第５図示した接′る剤
層１　ｌｌの材１′：１としては、光硬化性、熱硬化性
および自然硬化性などの接着剤を使用することができる
。特に先鞭ＩＬ性を有する接着剤を使用した渇きには、
前述したように第１図および第３Ｉ２１にＪ〕いて説明
した接着剤層８ａ、４の硬化と同一工程によって硬化す
ることがてき、それらの工程を簡略化することができる
。

このように本実施例において、半導体装置上に突起した
電極を簡単な作業工程によって容易に形成することがで
きる。したか−）で簡単がり低コストて半導体装置上に
突起電極を形成することかできる。またこのようにして
形成された突起電輪１は均一な粒径の導電性粒子を用い
ることによって均一な高さに形成することが容易である
ので、このような突起電極を有する半導体装置は圧接に
よ−ノで好適に回路基板１２に実装される。Ａ・方式に
よれば圧接によって半導体装置を回路基板（二実装・）
−る為、回路基板の電極材料によ−）で接続の信頼性は
影響されず、なおか−）高い信頼性を有する接続を行う
ことができる。

さらにたとえば弾性を有する導電性粒子５を使用すれば
、基板の反り、うねりなとにこの導電性粒子が変形する
ことによって追随することがてき接続の信頼性がより一
層向上される。

本実施例においては半導体装置に使用される基板１上に
突起電極を形成する渇きについて説明したけれども、半
導体装置に関連して電極を形成り−る場合に限定する必
要はなく、たとえば他の回路基板上に電極を形成する場
６に本発明を実施することもできる。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、きわめて簡単な方法
で物体表面に突起した電極を形成することができる。こ
のため、たとえばこの電極が形成された基板と他の基板
とを圧接によって接続する渇きに高い信頼性の接続を行
うことができる。

したがって生産性を向上することができ、コストを低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本光明（）一実施例の半導体装置７の構成を示
す断面図、第２図は第１図示の構成の製造工程を説明す
るための断面図、第３図は本発明の他の実施例の半導体
装置６の構成を示す断面図、第４図は半導体装置６の回
路基板１２ノ＼の実装状態を説明するための断面図、第
５図は半導体装置６の回路基板１２八、の他の実装状態
を説明するための断面図である。 １・・・基板、２・・・配線層、３・・・表面保護層、
４゜８．１４・・・接着剤層、５・・・導電性粒子、６
，７・・・半導体装置、１０・・ガイド、１１・・・ク
リップ、１２・・・回路基板、１３・・・電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　物体上に予め形成されている電極本体上に接着剤層を
   形成する工程と、 この接着剤層が粘着性を有している時間内に行われ、接
   着剤層から突出するように、その接着剤層に表面の一部
   もしくは全部が導電性を有する導電性粒子を付着させる
   工程とを合むことを特徴とする電極の形成方法。