JPH04301383A - 接続部材の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、相対峙する電極を電気
的に接続すると共に接着固定するのに用いられる接続部
材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ、チップコンデンサ等の半
導体チップの電極を、ガラスや剛性樹脂及び金属等より
なる基板の表面に所定回路を形成してなる基板回路上に
直接接続する方法、あるいはこれら基板回路同士の接続
などの、いわゆる高密度電極の接続方法として、これら
の相対峙する電極（もしくは回路）間に接着剤を主成分
とする接続部材を介して接続する方法が知られている。

【０００３】この接続部材としては、例えば実開昭６２
−１０７４４４号公報にみられるように絶縁性接着剤中
にカーボン、ニッケル、半田及び表面に導電層を形成し
たプラスチック粒子などの導電粒子を混入した異方導電
性接着剤を用いて、加圧により厚み方向に電気的接続を
得る場合と、導電材料を用いずに絶縁性接着剤により接
続時の加圧で電極面の直接接触により電気的接続を得て
、残余の接着剤を回路外に排除して接続する方法が知ら
れている。

【０００４】高密度電極の代表例として半導体チップの
場合についてみると、チップ面にバンプと呼ばれる突出
電極が形成されている場合が多く、このバンプはまた基
板回路上に設ける場合もある。いずれの場合もバンプ形
成は、複雑な工程が必要であり不良の発生と歩留りの低
下や、バンプ材料であるＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ及びはんだ等
の貴重な金属の消費により、製造コストが高い問題点を
有している。この為、半導体チップを回路材料である例
えばアルミ配線のまま、もしくはその上に金属の拡散防
止用バリヤメタル層を形成した状態で接続電極とするバ
ンプレスボンディングの試みも一部で行われているが、
特性が不十分なことから実用化が困難な状況にある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】導電粒子を用いた接着
剤による接続方式は、電気的接続の信頼性向上の為に電
極上の粒子数を増加させると、隣接電極間にも粒子が高
密度な状態で存在してしまい絶縁性が不十分となったり
、リークやショートを発生するなど絶縁性の保持に問題
を生じてしまう。逆に粒子数を減少すると電極上の粒子
数が不十分となり接続信頼性が低下する。この相反する
傾向は、接続時の加熱加圧などにより、導電粒子が接着
剤と共に電極上から流出する現象により更に助長され、
例えばピッチ９０μｍ以下といった高密度な接続に対応
することが困難な状況となってきた。

【０００６】また絶縁性接着剤のみによる接続方式では
、隣接電極間の絶縁性は良好であるが、バンプ高さにバ
ラツキのあることから、確実な接続信頼性を得難い欠点
を有している。すなわち、１チップあたりのバンプ数は
、例えば１０〜５００個と多数であり、バンプの高さは
１〜５０μｍ程度である。これら多数の電極を例えば０
．５μｍ以内のバラツキで形成管理することは極めて困
難である。バンプ高さが不均一であると、高さの大きい
バンプは容易に基板回路面に接触できるが、高さの低い
バンプは基板回路面との間に空隙を生じてしまい電気的
な接続が得られない。さらに、この方式は低コスト化の
有望方式であるバンプレス接続方式に対し、電極の接触
が得難いため原理的に対応することが出来ない欠点を有
している。

【０００７】上記接着剤方式のあい路打開を目的に、最
近例えば特開昭６３−２７６２３７号公報や特開昭６３
−２８９８２４号公報などに見られるように、バンプ上
のみに導電性接着剤を形成して基板回路と接続する試み
もある。これらの方法では導電性接着剤を必要部に形成
するために、導電性接着剤の塗着工程が必要であるが、
清浄度が特に重要な半導体の製造工程に、揮発し易い有
機溶剤を持ち込むことによる清浄度の低下や作業環境の
悪化等の問題点がある。さらに、導電性接着剤を必要部
に塗着や転写法で形成する方法は、シルクスクリーンや
転写治具などの点で製造技術の限界に近く、より一層の
高密度化に対応することが困難となっていた。

【０００８】本発明は微小面積の接続信頼性と絶縁性に
優れた高密度電極の接続が可能であり、また半導体チッ
プおよび／または回路上へのバンプ形成の有無にかかわ
らず適用することが可能であり、更に半導体製造工程に
有機溶剤や導電性接着剤などを持ち込むことが不要な接
続部材の製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記工程より
なる接続部材の製造方法に関する。 （１）剥離可能な基材上に絶縁性接着剤層を形成する工
程。 （２）必要部に貫通孔を有するマスク材を前記接着剤面
と密着する工程。 （３）前記マスク材の貫通孔に導電粒子を配設し、前記
接着剤と導電粒子を接触する工程。 （４）マスク材を接着剤層から剥離除去する工程。

【００１０】以下本発明を実施例を示した図面を参照し
ながら説明する。図１は接続部材の製造方法を示す断面
模式図である。（１）の工程は、剥離性基材１上に接着
剤２を形成する。基材１は接続部材の片面あるいは両面
に形成できる。塵埃等の付着を防止する点から両面に基
材を用いることが好ましい。基材１の使用にあたっては
、接続部材の使用時に剥離可能とすることが必要となり
、その指標としてＪＩＳＫ−６７６８による濡れ張力を
３５ｄｙｎ／ｃｍ以下とすることが好ましい。この方法
としては、ポリエチレンやポリテトラフルオロエチレン
等の低表面張力材料を用いることや、ポリエチレンテレ
フタレートやポリイミド等にあたっては、前記の低表面
張力材料やシリコーンなどで表面処理するなどの一般的
な方法を採用できる。

【００１１】絶縁性接着剤１は、接着シート等に用いら
れる熱可塑性材料や、熱や光により硬化性を示す材料が
広く適用できる。接続後の耐熱性や耐湿性に優れること
から、硬化性材料の適用が好ましい。中でもエポキシ系
接着剤は、短時間硬化が可能で接続作業性が良く、また
分子構造上、接着性に優れる等の特徴から好ましく適用
できる。

【００１２】エポキシ系接着剤は、例えば高分子量エポ
キシ、固形エポキシと液状エポキシ、ウレタンやポリエ
ステル、ＮＢＲ等で変性したエポキシ等を主成分とし、
これに潜在性硬化剤やカップリング剤などの各種変性剤
、触媒等を添加した系から成るものが一般的である。 これらの接着剤は、室温近辺で粘着性を有すると導電粒
子の配置固定を行い易い。接着剤フィルムの厚みは７０
μｍ以下が好ましく、良好な接続信頼性を得るためには
３５μｍ以下とすることが更に好ましい。

【００１３】（２）の工程で必要部に貫通孔３を有する
マスクを密着させる。ここに必要部とは接続すべき部品
の電極配置に対応しており、少なくともその中心点の配
置を一致して形成することが必要である。貫通孔の形成
は、各種レーザ特にエキシマレーザによるアブレーショ
ン、精密ドリルによる穴開け、及びエッチングなどを採
用できる。マスクはポリエチレン、ポリエステルやポリ
イミド等のプラスチックフィルムやステンレス等の金属
箔及びガラスや石英などが適用できるが、最終工程で接
着剤面から剥離できることが必要であり、表面を剥離剤
で処理することも出来る。マスクと接着剤はロール、加
熱ロール、平行板間でのプレスなどで気泡が入らぬよう
よく密着させる。気泡が入ると導電粒子の配置の精度が
低下する。マスク剤の厚みは特に規定しないが、上記し
た作業性や用いる導電粒子の粒径等を考慮して決定する
。

【００１４】（３）の工程で導電粒子を貫通孔内に配設
する。貫通孔内における導電粒子の配置は図２に示すよ
うに、単粒子（ａ、ｂ）や、複数以上（ｃ、ｄ、ｅ、ｆ
）のいずれでも可能である。複数以上の場合は、粒子間
凝集力や粘着性樹脂による表面処理で形成できる。導電
粒子はそのまま貫通孔内に配設（ａ、ｃ、ｅ）しても良
い。また樹脂でその表面を被覆（ｂ、ｄ）したり、ある
いは樹脂中に導電粒子を分散（ｆ）する等の表面処理に
よっても良い。導電粒子の表面処理を行わない場合は、
単粒子状（ａ）とすることが接着剤２と接触することで
脱落し難いことから好ましい。表面処理を行う場合は、
小粒径粒子を密集して形成できる利点がある。

【００１５】本発明に用いる導電粒子（５）は、Ｎｉ、
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉ
ｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属粒子や、これらの酸化物
及び二種以上の複合体もしくは合金あるいはカーボンな
どの一般的な導電粒子であればよく、これら導電粒子は
、また少なくとも粒子の表面が導電性であれば適用でき
る。これら導電粒子の中では、接続時の加熱、加圧、加
熱加圧などの条件下で変形性を示す粒子が好ましく適用
できる。変形性粒子としては、例えばポリスチレンやエ
ポキシ樹脂などの高分子核材の表面をＮｉ、Ａｇ、Ａｕ
、Ｃｕ、半田などの導電性金属薄層で被覆した粒子や低
融点金属粒子などがある。

【００１６】接続時の条件としては、例えば温度２５０
℃以下、圧力１００ｋｇｆ／ｃｍ２以下、時間３０秒以
下が一般的であり、高温高圧になるほど周辺材料に熱損
傷を与えることから、温度２００℃以下、圧力５０ｋｇ
ｆ／ｃｍ２以下が好ましい。導電粒子の変形の確認は接
続体の断面を電子顕微鏡で観察するものとする。導電粒
子の平均粒径は、高密度な電極配置に対応する為に３０
μｍ以下の小粒径が好ましく、３〜１５μｍ程度とする
ことがより好ましい。

【００１７】（４）の工程でマスクを除去して、接着剤
２上に導電粒子を配設固定した接続部材が得られる。接
続すべき電極間に、この接続部材の基材１を除去して配
置して、例えば加熱加圧を行うことで、導電粒子５は接
着剤２中に埋まった状態となり、次いで接触、変形し両
回路の接続が可能となる。

【００１８】（５）の工程は（４）の工程の後で必要に
応じて行うものであり、基材１′と接着剤２′よりなる
接着フィルムを積層してなる。この場合は導電粒子を上
部からも固定できるので、導電粒子が脱落し難く、また
両面を基材１及び１′で被われているので塵埃の付着防
止に効果的である。なお、導電粒子５は接着剤２中に埋
没しないで、図３のように導電粒子が接着面から露出し
て突出した状態でも良い。図３の場合は、接続時の加熱
加圧によりまず導電粒子部で加圧されてから接着剤の流
動が起きるので、導電粒子が接着剤と共に流出し難く、
所定の必要箇所に配置可能なことから好ましい構成であ
る。

【００１９】

【作用】本発明によれば、接着剤上の必要部に貫通孔を
有するマスク材を密着できるので、マスク材は接着剤に
より固定されて位置ずれを生じずに、必要な部分に正確
に貫通孔を配置できる。この状態で導電粒子を貫通孔に
配設することで、貫通孔内の導電粒子は接着剤と接触し
て、必要部のみに導電粒子を固定することができる。こ
の後、マスク材を接着剤面から除去することで接着シー
トの必要部のみに導電粒子を配置した接続部材を、きわ
めて簡単に製造することが可能となる。使用にあたって
は、剥離可能な基材を接着シートから除去して接続する
。

【００２０】本発明になる接続部材は、必要部のみに導
電粒子を配置することで、半導体チップおよび／または
回路上へのバンプ形成の有無にかかわらず適用可能であ
り、フィルム状で供給できることから無溶剤下の清浄雰
囲気中での接続が可能となる。

【００２１】以下具体的な実施例に基づき本発明を更に
説明する。 実施例１ ポリテトラフルオロエチレン製フイルムを基材とし、こ
の基材１上にエポキシ系接着剤を主成分にした絶縁性接
着剤２を塗布し、厚さ２０μｍの絶縁性接着剤２の層を
もうけた。次に接続するテスト用ＩＣチップの電極と同
じ配列に直径８０μｍの貫通孔３を有するステンレス製
のメタルマスク（厚さ３０μｍ）を絶縁性接着剤２に密
着させる。密着はゴム製ロールを使用しマスクと接着剤
間の浮きを極力防止した。次に、ポリスチレンからなる
核材の表面にＡｕの金属薄層をもった変形性の導電粒子
５（平均粒径１０μｍ）をマスク４の上から散布した後
、ゴム製のスキージかブラシを用いてマスク４の貫通孔
３に導電粒子５を押し入れると共に、余剰の導電粒子を
マスク上から取り除いた。次に、マスク４を絶縁性接着
剤２から剥離し、所望の接続部材を得た。

【００２２】実施例２ ポリテトラフルオロエチレン製フイルムの基材１´の上
にエポキシ系接着剤を主成分にした絶縁性接着剤２´を
塗布し、厚さ約１０μｍの絶縁性接着剤２´の層を設け
、この絶縁性接着剤２´を前記実施例１の接続部材の絶
縁性接着剤２の面に貼りあわせて接続部材を得た。

【００２３】実施例３ 実施例１の接続部材において、導電粒子５の表面にコー
トマイザー（フロイント産業株社製）を用いて、アクリ
ル樹脂６の層をもうけた導電粒子５を用いて接続部材と
した。

【００２４】実施例４ 実施例１の接続部材２枚を導電粒子の配列が一致するよ
うに貼りあわせて接続部材とした。

【００２５】実施例１〜４で得られた接続部材を用い、
電極径８０μｍ、電極間距離４０μｍのバンプが配列し
たテスト用ＩＣと、同様の配列のＩＴＯ電極をもったガ
ラス基板とを接続し、接続抵抗と隣接する電極間の絶縁
抵抗を測定した結果を表１にしめす。接続抵抗は６０個
所の電極についての平均値、絶縁抵抗は５６ヵ所の測定
値の最低値を示した。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、電気的接続を必要とす
る部分に導電粒子を局在させ、絶縁性の必要部は絶縁性
接着剤を用いることから、微小部分の接続が簡単に得ら
れる接続部材を比較的容易に製造することが可能となっ
た。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明になる接続部材の製造方法を示す断
面模式図。

【図２】　　導電粒子の状態を示す断面模式図。

【図３】　　本発明にかかる接続部材の他の実施例を示
す断面模式図。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下記工程よりなる接続部材の製造方法
   。 （１）剥離可能な基材上に絶縁性接着剤層を形成する工
   程。 （２）必要部に貫通孔を有するマスクを前記接着剤面と
   密着する工程。 （３）前記マスクの貫通孔に導電粒子を配し、前記接着
   剤と導電粒子を接触する工程。 （４）マスクを接着剤層から剥離除去する工程。