JPH04351864A - 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、相対峙する電極若しく
は回路間を電気的に接続するととも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合成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
接接続したり、あるいはこれら基板回路同士を直接接続
したりするいわゆる高密度電極の接続方法として、相対
峙する電極若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】この接続部材を用いた例としては、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
的接続を得る方法と、導電材料を用いずに絶縁性接着剤
の接続時の加圧により電極面の直接接触による電気的接
続を得て、残余の接着剤は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及び半田等の貴
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。このため、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、若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】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ため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ともに電極上か
ら流出する現象により更に助長され、例えばピッチ９０
μｍ以下といった高密度な接続に対応することは困難で
あるた。

【０００６】また絶縁性接着剤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。更にこの方式は、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できない欠点を有して
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やすい有
機溶剤を持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。

【０００８】更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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は微小面積の接
続信頼性と絶縁性に優れ、高密度電極の接続が可能であ
り、また半導体チップ及び／又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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、下
記工程よりなる接続部材の製造方法を提供するものであ
る。 （１）接着剤層を形成し、この接着剤層上にフィルムを
密着する工程、（２）レーザー光をフィルム上の必要部
にのみ照射して、前記フィルムを貫通して接着剤層の厚
み方向の少なくとも一部に孔を設ける工程及び（３）フ
ィルムの貫通孔から導電粒子を孔内に配設する工程。

【００１１】本発明では接着剤層の必要部に孔を設ける
手段としてレーザー光を用いることを特徴とする。レー
ザーとしてはＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザーも使用
可能であるが、本発明ではエキシマレーザーを用いるこ
とが好適である。エキシマレーザーについては、例えば
（株）シーエムシー発行の機能材料、１９８９年１０月
号及び１１月号に詳しく記述されている。エキシマレー
ザーは化学結合を直接開裂させるに必要な紫外光領域の
高エネルギーのフォトンを高強度で発振できるレーザー
である。

【００１２】このレーザーを照射すると、照射部分が瞬
間的にプラズマ発光と衝撃音を伴って分解、飛散する（
アブレーション）。このレーザーを用いることによりシ
ャープな断面の孔を設けることができ、ミクロンレベル
での形状、位置制御が可能で、深さも±０．１μｍ精度
で制御ができる。代表的な照射レーザと波長を例示する
と、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、Ｘ
ｅＣｌ（３０８ｎｍ）、ＸｅＦ（３５１ｎｍ）である。 エキシマレーザーをフィルム上の必要部にのみ照射する
手段としては、エキシマレーザ光を透過することなく、
かつエキシマレーザー光が照射されても容易に分解、変
形等が起らないスレンレス、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｉ等
の各種金属やセラミック、ガラス、石英及びこれらに金
属薄膜を形成したもの等からなり、必要部に貫通孔があ
るマスクをフィルム上に密着し、エキシマレーザーをマ
スク上に照射する方法や、エキシマレーザーの発光源と
フィルムの間に上記素材からなるマスクを固定し、マス
クを透過したレーザ光が必要部にのみ照射されるように
する方法がある。後者の方法ではマスクとフィルムの間
に光学レンズを設け、マスクを透過したレーザー光を光
学レンズにより縮小することが可能となり、マスクに設
けた貫通光よりも小さな孔をフィルム及び接着剤層に設
けることが可能となり、前者の方法より微細な回路の接
続用部材を製作する方法として好適である。

【００１３】以下、本発明を図面に基づいて説明する。 図１は接続部材の製造方法を示す断面模式図である。 （１）の工程において、接着剤層２を形成し、接着剤層
２上にフィルム３を密着させる。このとき接着剤層の剥
離が可能な基材１上に接着剤層を形成することが好まし
い。基材１及びフィルム３は接着剤２より剥離可能であ
ることを必要とする。基材１は必要に応じて用いる材料
であり、接続部材の片面あるいは両面に形成し、塵埃等
の付着を防止することができる。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で
あり、その指標としてＪＩＳ　　Ｋ−６７６８による濡
れ張力を３５ｄｙｎ／ｃｍ以下とすることが好ましい。 そのためには、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したものを用いる
ことが好ましい。

【００１４】接着剤層２は、接着シート等に用いられる
熱可塑性絶縁材料や、熱や光により硬化性を示す硬化性
絶縁材料が広く用いられる。接続後の耐熱性や耐湿性に
優れることから、硬化性絶縁材料を用いることが好まし
い。中でもエポキシ系接着剤は、短時間硬化が可能で接
続作業性がよく、また分子構造上接着性に優れる等の特
徴から好ましく用いられる。エポキシ系接着剤としては
、例えば高分子量エポキシ樹脂、固形エポキシ樹脂と液
状エポキシ樹脂の混合物、ウレタンやポリエステル、Ｎ
ＢＲ等で変性したエポキシ樹脂等を主成分とし、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なるものが用いられる。

【００１５】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やすい。接着剤層の厚み
は５〜７０μｍ以下が好ましく、良好な接続信頼性を得
るためには１０〜３５μｍとすることが更に好ましい。 フィルム３は、前記した基材１と同様なものが用いられ
、接着剤２から剥離可能であることが好ましい。しかし
ながらフィルム３と導電粒子６との付着性が低く、貫通
孔４以外の部分に付着した導電粒子６の量が少ない場合
には、例えばカルボキシル基や水酸基等で変性した各種
プラスチックフィルム等のような接着性を有するフィル
ムを用い、フィルムを剥離せずそのまま接着剤として使
用することもできる。フィルムロールやプレスによるラ
ミネート等の通常用いられている方法で接着剤層に密着
させる。

【００１６】次に、（２）の工程において、フィルム３
上の必要部のみにレーザー光、好ましくはエキシマレー
ザーを照射する（２−１）。ここに必要部は接続すべき
電極の配置と一致させるべきであり、少なくともその中
心点の配置がエキシマレーザ光５と電極とで一致するよ
うにする。

【００１７】エキシマレーザー照射時のビーム径、繰り
返し数、パルス巾、出力及び波長などを調整することで
所望の深さの孔を、フィルム３を貫通して接着剤層２の
厚み方向に作製できる。孔は貫通孔としてもよい。エキ
シマレーザー装置は、発光部のビーム径が、例えば１×
２ｃｍ２と比較的大きく、繰り返し数も１から数１００
Ｈｚと連続可変できるため、数秒の照射で必要部のみに
所望の深さの孔を形成できる（２−２）。また、接続部
材の周囲を切断する際にも、切断を必要とする部分にエ
キシマレーザーを照射することで、高精度な寸法で接続
部材を切断することができる。エキシマレーザーは深さ
方向のアブレーションが可能なことから、接着剤層のみ
を切断し、基材層は切断せずに保持材として用いること
も可能である。この切断方法によれば、切断部周辺に変
形や損傷を及ぼさない。

【００１８】次に（３）の工程において、必要に応じフ
ィルムを除去し導電粒子６を貫通孔内に配設する（３−
１）（３−２）。本発明に用いる導電粒子６はＮｉ、Ｆ
ｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ
、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属、これらの酸化物及びこれ
らの二種以上の複合体若しくは合金、あるいはカーボン
、有機導電体などからなる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
電性であれば使用可能である。

【００１９】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、Ａ
ｇ、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。接続時の条件として
は、例えば温度２５０℃以下、圧力１００ｋｇｆ／ｃｍ
２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５０ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすることが好まし
い。導電粒子の変形の確認は接続体の断面を電子顕微鏡
で観察することにより行われる。導電粒子の平均粒径は
、高密度な電極配置に対応するために３０μｍ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。

【００２０】貫通孔内における導電粒子の配設は図２に
示すように、単粒子による配設（ａ、ｂ）や複数粒子に
よる配設（ｃ、ｄ、ｅ、ｆ）のいずれでも可能である。 複数粒子の場合は、粒子間凝集力や粒子の表面処理に用
いられた粘着性樹脂の粘着力により配設可能となる。導
電粒子はそのまま貫通孔内に配設（ａ、ｃ、ｅ）しても
よい。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
によってもよい。導電粒子の表面処理を行わない場合は
、単粒子状（ａ）とすることが接続剤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。

【００２１】以上の工程により、必要部に導電粒子を局
在させた接続部材を製造することができる。このように
して得られた接続部材を接続すべき電極間に必要に応じ
基材１を除去して配置し、例えば加熱加圧を行うことで
、導電粒子６は接着剤２中に埋った状態となり、次いで
電極と接触し、好ましくは変形することで電極面との接
触面積を増加して両回路との信頼性に優れた接続が得ら
れる。図１（４）に示される工程は（３）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、
また両面が基材１及び１′で覆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６は接着剤２中
に埋没しないで導電粒子が接着剤面から露出して突出し
た状態でもよい。

【００２２】図３は本発明になるほかの実施例を示すも
のである。図３（ａ）は、接着剤層２の一部をエキシマ
レーザーでアブレーションし、浅い孔を形成後、粒子６
を配設したものである。浅い穴でも導電粒子を固定でき
れば本発明の実施が可能である。図３（ｂ）は、接着剤
層２及び２′の厚み方向に貫通孔を形成し重ね合わせた
ものである。エキシマレーザによるため側壁が精密に作
製できるので、導電粒子６の高密度充填が可能となり、
また導電粒子が接着面から突出して形成できるので接続
抵抗が低いことや、導電粒子の着色により位置合わせが
容易である等の特徴を有する。

【００２３】

【作用】本発明によれば、エキシマレーザーにより分解
しうるフィルムをあらかじめ接着剤層上に密着させ、エ
キシマレーザーをフィルム上の必要部に照射して、必要
部にのみ貫通孔を有するフィルムと接着剤に所望の深さ
の孔をあけることができ、フィルムの貫通孔から接着剤
の孔中に導電粒子を配設することができる。このフィル
ムはエキシマレーザーにより分解できればよく、種々の
素材からなるフィルムを用いることができ、接着剤との
密着性や剥離性等の特性や価格等を考慮して、種々の特
性に優れた素材からなるフィルムを選択することができ
る。また、エキシマレーザーを照射する前にはフィルム
上に貫通孔がないので、接着剤上に載置しておくことに
より、塵埃等による汚染を防止することができ、取り扱
いが容易になる。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、半導体チップ及び／又は回
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
、フィルム状であることから無溶剤下の清浄雰囲気中で
の接続作業が可能となる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 図１において、ポリテトラフルオロエチレン製フィルム
を基材１に使用し、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、厚さ約２０μｍ
の絶縁性の接着剤層２を設けた。次に厚さ３５μｍのポ
リイミド製フィルム３を絶縁性接着剤層２に密着させた
。密着にはゴムロールを使用したラミネーターを用い、
ポリイミドフィルム３と接着剤層２間の浮きを極力防止
した。次にこのポリイミドフィルム３の面に接続するテ
スト用ＩＣチップの電極と同じ配列に、マスクイメージ
ング法で波長２４８ｎｍのエキシマレーザー５を照射し
、直径８０μｍの孔４を設けた。この孔４はポリイミド
フィルム３を貫通し、接着剤３に１５μｍ程の深さをも
った孔である。次に、ポリスチレンの高分子核材の表面
にＡｕの金属薄層を持った変形性の導電粒子６（平均粒
系１０μｍ）をポリイミドフィルム３の上に散布した後
、ゴム製のスキージかブラシを用いてポリイミドフィル
ム３の貫通孔４に導電粒子６を押し入れるとともに、余
剰の導電粒子６をポリイミドフィルム３上から取り除い
た。次にポリイミドフィルム３を絶縁性接着剤２から剥
離し、所望の接続部材を得た。

【００２５】実施例２ 図１（４）に示すようにポリテトラフルオロエチレン製
フィルムの基材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の接続部材における絶縁性接着剤２の面に張り合
わせて接続部材を得た。

【００２６】実施例３ 実施例１に示した接続部材において、導電粒子６の代り
に導電粒子６の表面にコートマイザー（フロイント産業
（株）製）を用いて厚さ２０μｍのアクリル樹脂７の層
を設けた導電粒子６を用いた他は同様にして接続部材を
得た。

【００２７】実施例４ 実施例１に示した２枚の接続部材を導電粒子６の配列が
一致するように、接着剤層を対向させて張り合わせ接続
部材を得た。

【００２８】前記実施例１〜４の接続部材で電極径８０
μｍ、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
た結果を下表に示す。接続抵抗は６０箇所の電極につい
ての平均値、絶縁抵抗は５６箇所の測定値の最低値を示
した。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【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。

【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】本発明になる接続部材のほかの実施例を示す断
面模式図。

【符号の説明】

１　　基材 ２　　接着剤層 ３　　フィルム ４　　貫通孔 ５　　エキシマレーザー光 ６　　導電粒子 ７　　樹脂層

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）接着剤層を形成し、この接着剤層上にフィルムを
   密着する工程、（２）レーザー光をフィルム上の必要部
   にのみ照射して、前記フィルムを貫通して接着層剤の厚
   み方向の少なくとも一部に孔を設ける工程及び（３）フ
   ィルムの貫通孔から導電粒子を孔内に配設する工程。