JPH053739B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気接続用異方導電材料およびこれ
を用いた素子間の電気的接続方法に関する。

〔従来技術およびその問題点〕

電子機器の小型化、薄型化、高精細化に伴い、
LCD等の平面デイスプレイをはじめ各種部品の
高密度化が進み各種配線との接続部分の細線化に
対応する接続材料の開発が強く望まれている。

これに応えるものの１つとして近年、希望する
一定方向にのみ電気的導通性を有すると共に他の
方向には電気的絶縁性を呈するようにした異方性
導電膜が微細な電極パターン間の接続材料として
注目されている。

例えば、ゴムフイルム中に直径15μｍ前後の金
属微粒子を一様に分散せしめてなる異方性導電膜
（電子材料vol23、No.７、P69−73（1984））があ
る。例えば第４図ａに示す如くフレキシブルプリ
ント基板１上の電極パターン２と、ガラス基板３
上の電極パターン４との間にこの異方性導電膜５
を挟み、約150℃の温度を加えながら圧着するだ
けで、両電極パターン間の接続が達成される。こ
の異方性導電膜中の金属粒子Ｍには鉛−錫系
（Pb−Sn）の低融点ハンダが用いられており、約
150℃に加熱されるとこの金属粒子が溶け、これ
と同時にゴムフイルムも溶けるようになつてい
る。加熱されると該金属粒子が溶けて広がり、両
基板間の電極パターン上に広がつてこれらの間の
電気的接続が達成される。一方加圧によつて電極
間から押し出されるゴムは、隣接電極間に、各電
極の段差によつてできる空間を埋める。その結果
第４図ｂに示す如くこの空間を埋めるゴムの体積
に対する金属粒子の充填密度は下がり、隣接する
電極間の絶縁性は向上して、膜の厚さ方向のみに
対して導電性を有すると共に他の方向に絶縁性を
保つように接続が行なわれる。従つて、５本／mm
程度の密度に形成された電極パターン（ここでは
電極幅W₁＝100μｍ）に対しては、良好な分解能
を示すことが報告されている。

しかしながら、VLSI（超大規模集積回路）にお
いては高精細度の多接点電極（10本／mm以上）が
用いられることが多い。例えば20本／mmの電極パ
ターン（電極幅W₂＝25μｍ）同志を接続する際、
数μｍオーダー以下の粒径の均一な導電性粒子が
均一にフイルム中に分散しなければならないが、
第５図に示す如く粒子Ｍ同志の凝集ａや大径粒子
の混入ｂによる隣接電極間のシヨートや、粒子Ｍ
が存在しないｃことによる接続不良等の問題が発
生してしまい、10本／mm以上の高精細度の多接点
電極をこのような異方性導電膜で接続するのは困
難であつた。

また、素子の実装に使用する際にも従来の異方
性導電膜は、シート状あるいはテープ状であるた
め、切断工程、仮付け工程、仮接着工程、セパレ
ーター剥離工程、回路位置合せ工程、本接着工程
といつた複雑な工程を必要とし、多大な製造時間
を要する上、歩留りの低下、製造コストの増大を
防ぐのは極めて困難であつた。

そこで、本発明者は、導電性粒子を絶縁性高分
子で被覆し、マイクロカプセル化した異方導電材
料を提案した。（特願60−217598） この構造では、導電性粒子は個々に表面が絶縁
層で被覆されているため、上述のような不都合は
解消した。

しかしながら、粒径を均一化するのが困難であ
り、マイクロカプセル化された各粒子の粒径分布
のばらつきが大であるため、得られる分解能には
限界があつた。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、
実装が容易で、分解能の高い異方導電材料および
これを用いた実装方法を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明の異方導電材料では、球形の芯物
質と、導電性の中間層と、絶縁性の表面層とを具
えた粒子からなり、熱圧着時に、加圧方向の前記
表面層が破れて前記中間層が露呈することにより
加圧方向での電気的接続が達成されるようにして
いる。

また、本発明の実装方法では、球形の芯物質と
導電性の中間層と、熱可塑性高分子膜等からなる
絶縁性の表面層とを具えた粒子を所定の溶剤と混
合して塗布剤を形成し、これを基板上に塗布した
後、チツプ等の接続すべき所定の物体を載置し、
両者間を加熱しつつ加圧することにより、接続を
達成するようにしている。

〔作用〕

本発明では、球形高分子等の球形粒子の表面に
導電性の中間層を形成することにより導電性粒子
を形成するようにしているため、導電性物質で球
形粒子を形成する場合に比べ、粒径分布を均一化
し易い上、粒径あるいは膜厚の調整が容易であ
る。従つて、高分解能の異方導電材料を得ること
が可能となる。

また、粒子自体が、球形高分子の存在により適
度の弾力性を有するため、熱圧着時に接着部品に
クラツクが生じたりすることもなく、密着性も向
上する。

更に、本発明の実装方法では、スクリーン印刷
法等によつて塗布することにより、異方導電物質
が被着され得必要な部分だけを接続できる等極め
て容易に信頼性の高い実装が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照し
つ詳細に説明する。

この異方導電材料は、第１図にその断面図を示
す如く、ベンゾグアナミン樹脂からなる球形の芯
物質２１と、該芯物質の表面を被覆するニツケル
層からなる中間層２２と、該中間層の表面を被覆
するスチレン−ブタジエン熱可塑性樹脂層からな
る表面層２３とから構成された粒子を基本単位と
して構成されている。ここで芯物質の粒径は８±
0.2μｍ、芯物質表面に形成されたニツケル層を含
めて粒径は10.0±0.05μｍ、表面層の膜厚は5.0±
0.05μｍとする。

次に、この異方導電材料の製造方法については
説明する。

まず、第２図ａに示す如く、界面重合法によつ
て粒径の均一なベンゾグアナミン樹脂からなる球
形の芯物質２１を合成する。

次いで、第２図ｂに示す如く前記芯物質表面
に、無電解メツキ法により、導電性の中間層２２
としてニツケル層を形成する。

最後に、上述の如く形成された導電性粒子表面
に、コアセルベーシヨン法により、スチレン−ブ
タジエン熱可塑性樹脂層からなる絶縁性の表面層
２３を形成しマイクロカプセル化する。（第１図） このようにして形成された粒子は芯物質の形成
に際して、粒径の均一化が容易であるため、粒径
分布が均一となる。

次に、この異方導電材料を用いた半導体チツプ
の配線基板への実装方法について説明する。

まず、上述の如くして形成されたマイクロカプ
セルを表面層２３のスチレン−ブタジエン熱可塑
性樹脂に対して非溶性であるエタノール等と混合
し、ペースト状にする。

次いで、第３図ａに示す如くこれをスクリーン
印刷法により、配線基板１１上にボンデイングパ
ツドBP₁およびその周辺に塗布した後、80℃のプ
リベーク工程を経て、上記エタノール等を蒸発せ
しめる。

続いて、第３図ｂに示す如く、ボンデイングパ
ツドBP₂を具えた半導体チツプ１２をフエースダ
ウンとなるように載置し、半導体チツプ側から加
熱しつつ加圧し、接続を完了する。

このようにして粒径の均一なマイクロカプセル
によつて、従来の異方性導電膜では不可能であつ
た20本／mmの接続も容易となり、フエースダウン
で極めて簡単に高分解能の電気的接続が達成され
得る。

また、芯物質がベンゾグアナミン樹脂から構成
されており適度な弾力性を具えているため、加圧
時にICチツプにクラツクが発生したりすること
もなく、電極間の密着性が向上し、電気的信頼性
も高いものとなつている。

更には、導電性粒子すなわち、中間層としての
導電層で被覆された芯物質の粒径のコントロール
が容易であり、また、表面層の膜厚のコントロー
ルも容易であるため、分解能のコントロールが容
易である。

加えて、導電性粒子をマイクロカプセル化した
ことにより、スクリーン印刷法、ロールコータ
法、スプレー法等によつて所定の領域のみを容易
に塗布接続することができる。

なお、各層の材料物質としては、実施例で使用
した物質に限定されるものではなく、この他、芯
物質および表面層としては、フエノール樹脂、ユ
リヤ樹脂、メラミン樹脂、アリル樹脂、フラン樹
脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコー
ン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド−イミド樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、テフロ
ン樹脂、ポリオレフイン樹脂、等の熱硬化性高分
子、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポ
リブチレン樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、メチル
樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−ス
チレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリ
ル−スチレン−ブタジエン樹脂、ビニル樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、ポリアセタール樹脂、アイオノマー樹
脂、ポリエーテルスルオン樹脂、ポリフエニルオ
キシド樹脂、ポリフエニレンスルフアイド樹脂、
ポリスルホン樹脂、ポリウレタン樹脂、フエノー
ル樹脂等の熱可塑性高分子、エチルセルロース樹
脂、酢酸セルロース樹脂等の繊維素系樹脂、のう
ちから適宜選択可能である。ただし、表面層は絶
縁抵抗が10⁹Ω／cm以上であるものを選択するこ
とが必要である。

また、中間層としては、金、白金、パラジウ
ム、銀、銅、鉄、ニツケル、チタン、スズ、コバ
ルト、テルル、マグネシウム、タングステン、バ
ナジウム、タクウム、タンタル、ジルコニウム、
ルビジウム、ハフニウム、マンガン、イリジウ
ム、モリブデン、ニオブ、アルミニウム、クロム
等の金属、ITO、ハンダ等の金属化合物、導電性
カーボン等の導電性無機化合物及び、有機金属化
合物等の導電性有機化合物等のうちから適宜選択
可能である。

ここで、芯物質と表面層とは同一物質を使用す
ることも可能であるが、芯物質の方が表面層より
もやや融点が高くなるように重合度等を調整する
のが望ましい（通常数〜数十℃）。また、表面層
については、更に多層構造とすることも可能であ
り、各層に夫々“絶縁”、“接着”、“すべり性”等
の機能を持たせ更に、良好な異方導電材料を得る
こともできる（ここでマイクロカプセル表面の間
の“すべり性”を調整することにより、単一層の
形成を容易にすることができる。）また表面層を
着色層とすることも可能である。

また、実施例では、中間層としての導電層の形
成を無電解メツキ法によつて行なつたが、中間層
の形成は無電解メツキ法の他、無電解メツキ−電
解メツキ法、真空蒸着法等、使用導電材料に応じ
て適宜選択可能である。また中間層は一層に限定
されず多層あるいは前記金属の合金であつてもよ
く被接続電極BP₁，BP₂に応じて適宜選択可能で
ある。その他気中懸濁被覆法、無機質カプセル化
法等、他の方法を用いても良いことはいうまでも
ない。

更に、表面層の形成についても実施例で用いた
コアセルベーシヨン法の他、界面重合法、insitu
重合法、液中硬化被覆法等の化学的製法、スプレ
ードライング法、気中懸濁被覆法、真空蒸着被覆
法、静電的合体法、融解分散冷却法、無機質カプ
セル化法等の物理機械的製法、界面沈澱法等の物
理化学的製法等、によることも可能である。

そして、マイクロカプセルの粒子径について
も、目的に応じ、１〜100μｍの範囲で適宜選択
可能である。

また、実装に際して、配線基板上に直接塗布す
る方法の他、あらかじめローラ、あるいはヒート
ローラ等を用いて、シート状あるいはテープ状の
異方導電フイルムを形成しておき、これを従来の
異方導電フイルムと同様に切断して使用すること
もできる。

〔効果〕

以上説明したように、本発明の異方導電材料に
よれば球形粒子の表面に導電性の中間層を形成
し、更に、その外側を絶縁性の表面層で被覆して
マイクロカプセル化しているため、導電粒子（す
なわち、球形粒子とその表面に形成される導電層
とからなる粒子であつて導電性に寄与するもの）
の粒径と導電層の膜厚を均一化することができる
と共に任意に調整可能であり、極めて信頼性の高
い所定の分解能の異方導電接続の達成が可能とな
る。

また、スクリーン印刷法によつて部分的に塗布
することができ、実装工程が大幅に簡略化され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例の異方導電材料（粒
子）の断面図、第２図ａおよびｂは、同異方導電
材料の製造工程図、第３図ａおよびｂは、同異方
導電材料を用いた半導体チツプの配線基板上への
実装工程図、第４図ａおよびｂ、第５図は、従来
の異方導電材料を用いた実装状態を示す図であ
る。 ２１……芯物質、２２……中間層、２３……表
面層、１１……配線基板、１２……半導体チツ
プ、BP₁，BP₂……ボンデイングパツド、１……
プリント基板、２……電極パターン、３……ガラ
ス基板、４……電極パターン、５……異方性導電
膜、Ｍ……金属粒子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体チツプとパツケージの間等、電気的に
   接続すべき２つの物体間に介在せしめ、熱圧着す
   ることにより、加圧方向にのみ電気的導通をはか
   るようにした異方導電材料において、 球形の芯物質と、 導電性の中間層と、 絶縁性の表面層とを具えた粒子からなり、 熱圧着時に、加圧方向の前記表面層が破れて、 前記中間層が露呈することにより加圧方向での
   電気的接続が達成されるようにしたことを特徴と
   する異方導電材料。 ２ 前記表面層は熱可塑性高分子膜からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の異方導
   電材料。 ３ 前記芯物質は高分子材料からなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の異
   方導電材料。 ４ 前記芯物質は、前記表面層よりもやや融点の
   高い物質で構成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載の異方導電材料。 ５ 球形の芯物質と導電性の中間層と、絶縁性の
   表面層とを具えた粒子を所定の溶剤と混合する塗
   布剤の調整工程と、 該塗布剤を配線基板上の所定の領域に塗布する
   塗布工程と、 接続すべき半導体装置を前記領域上に載置し、
   加圧しつつ加熱する熱圧着工程と を含む、半導体装置の実装方法。 ６ 前記塗布工程は、スクリーン印刷工程である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の半
   導体装置の実装方法。