JPH0327543A

JPH0327543A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH0327543A
Application number: JP16197989A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Yamazaki; 康男山崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1989-06-23
Filing date: 1989-06-23
Publication date: 1991-02-05

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、半導体チップの配線基板上への実装構造に関
するものである。

［従来の技術］近年液晶表示体やＩＣカード等一定面積の配線基板に、
多数の半導体チップを高密度かつ薄型に実装する需要が
強まっている。これらの要求に対応して半導体チップを
フェースダウンの形で直接基板上に実装する方法として
、半導体チップ上の電極と、基板上の配線パターンとを
導電粒子を介して、電気的導通を取る方法が、知られて
いる。

ここで使用されている導電粒子は平均粒径が０．１〜３
０ｕｍであり、粒径のばらつきが平均粒径の４０％以上
のものである。

〔発明が解決しようとする課題１しかしながら、従来の方法では、導電粒子の大きさに大
きなばらつきがあるため、以下の問題点を有する。

導電粒子の大きさが不揃いの場合、半導体チップと基板
との間のギャップを均一にすることが困難であり、この
ため導電粒子のつぶし量に差ができ、大きな内部応力を
生しる。また、ギャップに寄与できる粒子より粒径の小
さな粒子は、上下の電気的導通に寄与できず、電極のオ
ーブンの原因となる。さらに、粒径の大きな粒子では、
接続ピッチが小さくなった場合、隣接した配線パターン
間での電気的短絡が生じる。

このようにして、導電粒子の大きさが不揃いの場合、半
導体装置の信頼性は、著しく低下する。

そこで、本発明はこのような問題を解決するちので、そ
の目的とするところは、多数の半導体チップを微細ピッ
チの配線基板上に高密度に実装し、かつ信頼性の高い実
装構造を提供するものである。

［課題を解決するための手段１本発明の半導体装置は、半導体チップ上の電極と、基板
上の当該電極に対応する配線パターンとを、導電粒子を
介して電気的接続を取る構造の半導体装置において、導
電粒子の平均粒径を３〜２０ｕｍとし、粒径のばらつき
を平均粒径の２０％以内としたことを特徴とする。

［実　施　例］以下、実施例により本発明の詳細を示す。

第１図は、本発明の一実施例を示す断面図であり、ｌは
基板、２は配線パターン、３は導電粒子、４は樹脂、５
は接着剤、６は電極、７は半導体チップである。

（実施例ｌ）ガラス基板ｌ上に半導体チップ７の電極６と対応する形
でインジウムースズ酸化物およびＮｉメッキにより配綿
パターン２を形成する。この時のパターンピッチは１０
０μｍである。

次に、樹脂ボールにＮｉメッキを施した導電粒子を含有
したアクリル樹脂４を、配線パターン２上の電極６に対
応した位置にスクリーン印刷により印刷し、紫外線を１
５００ｍＪ照射して硬化させた。ここで、粒子の平均粒
径および粒度分布は下記第１表の通りである。また、印
刷箇所はｌＯＯ力所である。このとき、導電粒子３を含
んだ樹脂４を半導体チップ７の電極６の上に印刷しても
良い。その後、エポキシ系の接着剤５を配線パターン２
、もしくは半導体チップ７に塗布し、半導体チップ７の
電極６と配線パターン２の位置合わせな行った後、半導
体チップ７を１０ｋｇ／Ｃｍ２で加圧しながら、当該接
着剤５を１７０’Ｃｘ３０秒の硬化条件により硬化させ
、半導体チッブ７を固定する。この時、導電粒子３は、
半導体チップ７と基板１の間にただ一層のみ存在し、平
均粒径の約５〜４０％潰されている。

また、比較例として、同様な方法で、下記の第２表に示
す平均粒径および粒度分布を持つ導電粒子３を用いて半
導体装置（比較例１〜４）を作成した。

ここで、導電粒子として、金、半田、等をメッキした樹
脂ボールを使用してもよい。

また、導電樹脂の基剤として、熱硬化、電子線硬化、嫌
気性硬化、常温硬化、紫外線・熱併用硬化、等の樹脂を
使用してちよい。

また、接着剤として、紫外線硬化、電子線硬化、嫌気性
硬化、常温硬化、紫外線・熱併用硬化、等の樹脂を使用
してもよい。

上記試料を各５個づつ作製し、ボンディング直後及び８
５゜Ｃ／８５％の放置試験１００Ｈおよび３　０　０　
Ｈにおける電極とバクーンのオープンが５個中何個発生
したかを第３表にしめす。

第　　１　　表第　　２　　表第　　３　　表また、比較例４においては、導電粒子によるパターン間
の短絡がみられた。

第　　４　　表（実施例２）ガラス基板上のパターンピッチを５０μｍとして（実施
例１）と同様に半導体装置を作製した。

上記試料を各５個づつ作製し、ボンディング直後及び８
５℃／８５％の放置試験１　００Ｈおよび３００Ｈにお
ける電極とパターンのオーブンが５個中何個発生したか
を第４表に示す。

（実施例３）ガラスエポキシ樹脂基板ｌ上に半導体チップ７の電極６
と対応する形で銅配線パターン２を形成する。この時の
パターンビッヂは、１００ｕｍである。

次に、Ｎｉ粒子を含んだエポキシ樹脂４を、配線パター
ン２上の電極６に対応した位置に印刷し、焼成炉中で１
５０゜ＣＸ２Ｈ加熱して硬化させた。ここで、粒子の平
均粒径および粒度分布は実施例１に示す上記第１表の通
りである。また、印刷箇所は１００カ所である。このと
き、導電粒子３を含んだ樹脂４を半導体チップ７の電極
６の上に印刷しても良い。その後、エボキシ系の接着剤
５を配線パターン２、もしくは半導体チップ７に塗布し
、半導体ヂップ７の電極６と配線パターン２の位置合わ
せを行った後、半導体チップ７を１５ｋｇ／ｃｍ２で加
圧しながら、当該接着剤５を１７０℃×３０秒の硬化条
件により硬化させ、半導体チップ７を固定する。この時
、導電粒子３は、半導体チップ７と基板１の間にただ一
層のみ存在している。

また、比較例として、同様な方法で、実施例１の上記第
２表に示す平均粒径および粒度分布を持つ導電粒子３を
用いて半導体装置（比較例１〜６）を作成した。

ここで、導電粒子として、金、半田、銀、銅、カーボン
等の材質の粒子および金属メッキを施したセラミック粒
子を使用してちよい。

上記試料を各５個づつ作製し、ボンディング直後及び８
５゜Ｃ／８５％の放置試験１　００Ｈ及び３００Ｈにお
ける電極とパターンのオープンが５個中何個発生したか
を第５表に示す。

また、比較例４では導電粒子によるパターン間の短絡が
みられた。

第　　５　　表個中何個発生したかを第６表に示す。

また、比較例４においては、導電粒子によるパターン間
の短絡がみられた。

第　　６　　表（実施例５）ガラスエポキシ樹脂基板上に５０μｍピッチの銅パター
ンを形成し（実施例４）と同様に半導体装置を作製した
。

上記試料を各５個づつ作製し、ボンデイング直後及び８
５゜Ｃ／８５％の放置試験１００Ｈおよび３００Ｈにお
ける電極とパターンのオーブンが５［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、半導体チップ上の電
極と、当該電極に対応ずる配線パターンとの接続におい
て、導電粒子を含有した導電性樹脂が当該電極に対応し
たパターン上のみに配置１ｌ１２し、この粒子の平均粒径な３〜２０μｍとし、そのばら
つきを平均粒径の２０％以下にすることにより、以下の
効果が得られる。

■１００μｍピッチ、あるいはそれ以下の微細ピッチの
接続が可能となる。

■半導体チップの電極と、基板の配線パターンとの電気
的接続を確実にとり、半導体チップと基板とのギャップ
を均一にすることが可能となり、ギャップの不均一に起
因する応力の発生を大幅に軽滅ずることで、信頼性を大
幅に向上する事が可能となった。

■半導体チップの電極と配線パターン間の接続に関与す
る導電粒子は、垂直方向には１個しか存在しないため、
当該電極とパターンでの接触点が２カ所となり、従来の
様に複数の粒子により接続した場合より信頼性が向上ず
る。

■電気的接続は導電粒子を介して圧接により得ているた
め、半田付けや合金の形成が困難であるＴＴＯ等への接
続ち可能である。さらに樹脂製の導電粒子を用いること
により、接続部の温度変化時の熱膨張に追従して電気的
接続を維持させ半導体チップへのストレスを低減ずるこ
とができ、高い信頼性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は、本発明におレ１る半導体装置の一実施例の断
面図である。・基板配線バクーン・導電粒子・樹脂・接着剤・電極半導体ヂップ以上

Claims

【特許請求の範囲】

半導体チップ上の電極と、基板上の当該電極に対応する
配線パターンとを、導電粒子を介して電気的接続を取る
構造の半導体装置において、導電粒子の平均粒径を３〜
２０μｍとし、粒径のばらつきを平均粒径の２０％以内
としたことを特徴とする半導体装置。