JPH1032379A - 電子部品の接続構造 - Google Patents
電子部品の接続構造Info
- Publication number
- JPH1032379A JPH1032379A JP18720296A JP18720296A JPH1032379A JP H1032379 A JPH1032379 A JP H1032379A JP 18720296 A JP18720296 A JP 18720296A JP 18720296 A JP18720296 A JP 18720296A JP H1032379 A JPH1032379 A JP H1032379A
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- JP
- Japan
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- resin
- bubbles
- air bubble
- shear stress
- interface
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
- H01L2224/73203—Bump and layer connectors
- H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
Abstract
(57)【要約】
【課題】気泡が存在する全ての接続体の接続信頼性が悪
くなるとは限らず、また、気泡の発生状況を全く同じに
再現することが困難であるため、実験により気泡の発生
状況と接続信頼性の関係を明らかにすることは困難であ
った。 【解決手段】熱応力解析により、レジン内部に気泡が発
生した場合の熱応力を計算機による有限要素シミュレー
ションから求め、接続信頼性に悪い影響を及ぼさない気
泡の限界値を提示する。
くなるとは限らず、また、気泡の発生状況を全く同じに
再現することが困難であるため、実験により気泡の発生
状況と接続信頼性の関係を明らかにすることは困難であ
った。 【解決手段】熱応力解析により、レジン内部に気泡が発
生した場合の熱応力を計算機による有限要素シミュレー
ションから求め、接続信頼性に悪い影響を及ぼさない気
泡の限界値を提示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レジンを含む接続
材料を用いて配線基板にＬＳＩチップ等の電子回路部品
を実装した電子部品の接続構造に関する。
材料を用いて配線基板にＬＳＩチップ等の電子回路部品
を実装した電子部品の接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に従来の接続部の断面図を示す。従
来、レジンを主成分とする接続材料1を用いて、電子回
路部品2と配線基板3を接着すると、殆どの場合で、接着
の際にレジン層の内部に気泡4を生じていた。気泡が存
在すると、周囲のレジンに比べ熱膨張係数が大きいた
め、レジンに亀裂が生じたり、界面剥離の要因になるな
ど接続信頼性を著しく悪化させる問題があった。
来、レジンを主成分とする接続材料1を用いて、電子回
路部品2と配線基板3を接着すると、殆どの場合で、接着
の際にレジン層の内部に気泡4を生じていた。気泡が存
在すると、周囲のレジンに比べ熱膨張係数が大きいた
め、レジンに亀裂が生じたり、界面剥離の要因になるな
ど接続信頼性を著しく悪化させる問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】気泡の発生状況を全く
同じに再現することが困難であるため、実験により気泡
の発生状況と接続信頼性の関係を明らかにすることは困
難であった。
同じに再現することが困難であるため、実験により気泡
の発生状況と接続信頼性の関係を明らかにすることは困
難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】接続体の亀裂発生や界面
剥離といった現象は接続体内部に発生する残留応力や応
力集中或いは接続体内部に残留する気泡が原因で起こる
とされている。本発明では、熱応力解析により、レジン
内部に気泡が発生した場合の熱応力を計算機による有限
要素シミュレーションから求め、接続信頼性に悪い影響
を及ぼさない気泡の限界値を提示する。
剥離といった現象は接続体内部に発生する残留応力や応
力集中或いは接続体内部に残留する気泡が原因で起こる
とされている。本発明では、熱応力解析により、レジン
内部に気泡が発生した場合の熱応力を計算機による有限
要素シミュレーションから求め、接続信頼性に悪い影響
を及ぼさない気泡の限界値を提示する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図２から図１
２に沿って説明する。図２はＬＳＩチップ5とガラス基
板6を異方導電フィルム7を用いて接着したＣＯＧ(Chip
On Glass)接続体9の二次元モデルである。このモデル
は、チップ／レジン／ガラスの３層構造とし、異方導電
フィルム7の接続厚みを50μmとしている。モデルは左右
対称な構造で中央右半分を解析対象とした。尚、一般に
異方導電フィルム7は導電性微粒子を含有するが、本解
析では導電粒子はないものとした。気泡のみによる影響
を解析するために基板のＹ方向の反りを拘束し、基板中
央部に気泡4が存在するものとした。図２に示すよう
に、モデルの拘束条件については、更にガラス基板中央
の底部の点をＸＹ方向に対して固定し、この点を除いた
基板中央部のラインをＸ方向のみ拘束した。接続温度を
180℃とし、このときの接続体9の反り変形はないものと
仮定し、この接続温度から冷却したときの気泡界面の熱
応力を解析した。解析には非線形構造解析プログラムＡ
ＤＩＮＡ(Automatic Dynamic Incremental Nonlinear A
nalysis)を用いた。気泡の直径がレジン厚より小さい場
合は図２（ａ）、気泡の直径がレジン厚に等しい場合は
図２（ｂ）のようなモデルになる。図３に本解析に用い
た材料4,5,6及びレジン8の物性値を示す。気泡4の物性
については、線膨張係数については空気の体膨張係数を
採用し、弾性係数については、他の材料に比べ、無視出
来るほどの値として0.01GPaとした。図４はＣＯＧ接続
体9を接続温度180℃から-40℃まで冷却したときにレジ
ン層内部に40μmφの気泡4を含む場合と含まない場合に
気泡界面に発生するせん断熱応力の違いを比較した図で
ある。尚、図４（ａ）はせん断応力を算出した箇所を模
式的に示した図である。気泡なしの時には、冷却したと
きに発生するせん断応力は非常に小さいのに対し、気泡
4が存在するときには、約90倍のせん断応力が発生す
る。図５は、レジン層の厚みを貫通する気泡4の気泡周
辺のせん断応力の等応力線図である。せん断応力は基板
6またはチップ／レジン／気泡の界面に集中し、これら
の両界面からクラックを生じ、接続信頼性悪化を来す。
図６は気泡の径とせん断応力の関係を示した。気泡4は
小さいほど発生するせん断応力が小さく、レジン層の厚
みの1/5以下でレジン層を貫通する気泡のせん断応力の1
/2以下になる。図７はチップ／レジン界面及びガラス基
板／レジン界面に気泡4が接している場合に気泡周辺に
発生するせん断応力分布を示す。レジン／チップ（また
はガラス基板）界面でせん断応力は最も大きくなり、そ
の応力値は、気泡がチップ／レジン界面にあっても、ガ
ラス基板／レジン界面にあってもほぼ同等であった。図
８はガラス基板／レジン界面に気泡4が接している場合
に気泡周辺に発生するせん断応力の等応力線図である。
図７，図８よりボイドがレジン層を貫通していなくと
も、片側の界面に接していれば、（基板6またはチップ
5）／レジン／気泡の界面に応力が集中し、この界面か
らクラックを生じる恐れがある。したがって、気泡4が
レジン層とこれを挟む材料との界面のうちどちらか一方
に接していれば、この界面で剥離を生じる可能性が有る
と言える。図９にレジン／配線基板の界面からの気泡の
距離と気泡とレジン界面に発生するせん断応力の関係を
示す。界面からの距離が短いほどせん断応力が大きく、
3μｍ以上で小さくなる。図１０及び図１１はレジン層
内部に貫層方向に複数の気泡4が配列しているものと仮
定したときの気泡4が２個及び４個配列しているときの
主応力σ1の等応力線図である。気泡4の総面積（総体
積）を一定とし、20μmφの気泡4が１個存在するモデル
の総面積に相当する400μm2とした。複数の気泡4がレジ
ン層内に貫層方向に存在すると、気泡間に挟まれたレジ
ン部分で熱応力が大きくなる。また、気泡4は小さく分
散した方が熱応力の集中領域が減少する。
２に沿って説明する。図２はＬＳＩチップ5とガラス基
板6を異方導電フィルム7を用いて接着したＣＯＧ(Chip
On Glass)接続体9の二次元モデルである。このモデル
は、チップ／レジン／ガラスの３層構造とし、異方導電
フィルム7の接続厚みを50μmとしている。モデルは左右
対称な構造で中央右半分を解析対象とした。尚、一般に
異方導電フィルム7は導電性微粒子を含有するが、本解
析では導電粒子はないものとした。気泡のみによる影響
を解析するために基板のＹ方向の反りを拘束し、基板中
央部に気泡4が存在するものとした。図２に示すよう
に、モデルの拘束条件については、更にガラス基板中央
の底部の点をＸＹ方向に対して固定し、この点を除いた
基板中央部のラインをＸ方向のみ拘束した。接続温度を
180℃とし、このときの接続体9の反り変形はないものと
仮定し、この接続温度から冷却したときの気泡界面の熱
応力を解析した。解析には非線形構造解析プログラムＡ
ＤＩＮＡ(Automatic Dynamic Incremental Nonlinear A
nalysis)を用いた。気泡の直径がレジン厚より小さい場
合は図２（ａ）、気泡の直径がレジン厚に等しい場合は
図２（ｂ）のようなモデルになる。図３に本解析に用い
た材料4,5,6及びレジン8の物性値を示す。気泡4の物性
については、線膨張係数については空気の体膨張係数を
採用し、弾性係数については、他の材料に比べ、無視出
来るほどの値として0.01GPaとした。図４はＣＯＧ接続
体9を接続温度180℃から-40℃まで冷却したときにレジ
ン層内部に40μmφの気泡4を含む場合と含まない場合に
気泡界面に発生するせん断熱応力の違いを比較した図で
ある。尚、図４（ａ）はせん断応力を算出した箇所を模
式的に示した図である。気泡なしの時には、冷却したと
きに発生するせん断応力は非常に小さいのに対し、気泡
4が存在するときには、約90倍のせん断応力が発生す
る。図５は、レジン層の厚みを貫通する気泡4の気泡周
辺のせん断応力の等応力線図である。せん断応力は基板
6またはチップ／レジン／気泡の界面に集中し、これら
の両界面からクラックを生じ、接続信頼性悪化を来す。
図６は気泡の径とせん断応力の関係を示した。気泡4は
小さいほど発生するせん断応力が小さく、レジン層の厚
みの1/5以下でレジン層を貫通する気泡のせん断応力の1
/2以下になる。図７はチップ／レジン界面及びガラス基
板／レジン界面に気泡4が接している場合に気泡周辺に
発生するせん断応力分布を示す。レジン／チップ（また
はガラス基板）界面でせん断応力は最も大きくなり、そ
の応力値は、気泡がチップ／レジン界面にあっても、ガ
ラス基板／レジン界面にあってもほぼ同等であった。図
８はガラス基板／レジン界面に気泡4が接している場合
に気泡周辺に発生するせん断応力の等応力線図である。
図７，図８よりボイドがレジン層を貫通していなくと
も、片側の界面に接していれば、（基板6またはチップ
5）／レジン／気泡の界面に応力が集中し、この界面か
らクラックを生じる恐れがある。したがって、気泡4が
レジン層とこれを挟む材料との界面のうちどちらか一方
に接していれば、この界面で剥離を生じる可能性が有る
と言える。図９にレジン／配線基板の界面からの気泡の
距離と気泡とレジン界面に発生するせん断応力の関係を
示す。界面からの距離が短いほどせん断応力が大きく、
3μｍ以上で小さくなる。図１０及び図１１はレジン層
内部に貫層方向に複数の気泡4が配列しているものと仮
定したときの気泡4が２個及び４個配列しているときの
主応力σ1の等応力線図である。気泡4の総面積（総体
積）を一定とし、20μmφの気泡4が１個存在するモデル
の総面積に相当する400μm2とした。複数の気泡4がレジ
ン層内に貫層方向に存在すると、気泡間に挟まれたレジ
ン部分で熱応力が大きくなる。また、気泡4は小さく分
散した方が熱応力の集中領域が減少する。
【０００６】
【発明の効果】本発明によれば、接続部におけるレジン
内部に気泡が存在しても、気泡の大きさや気泡が残留す
る位置を制御することにより、気泡界面に生じる熱応力
によるクラックや剥離を生じない良好な接続信頼性を得
ることが出来る。
内部に気泡が存在しても、気泡の大きさや気泡が残留す
る位置を制御することにより、気泡界面に生じる熱応力
によるクラックや剥離を生じない良好な接続信頼性を得
ることが出来る。
【図１】従来の接続部の断面図。
【図２】ＬＳＩチップ1とガラス基板2を異方導電フィル
ム4を用いて接着したＣＯＧ(Chip On Glass)の二次元モ
デルの説明図。
ム4を用いて接着したＣＯＧ(Chip On Glass)の二次元モ
デルの説明図。
【図３】本解析に用いた材料4,5,6及びレジン8の物性値
の説明図。
の説明図。
【図４】ＣＯＧ接続体9を接続温度180℃から-40℃まで
冷却したときにレジン層内部に40μmφの気泡4を含む場
合と含まない場合に気泡界面に発生するせん断熱応力の
違いを比較した説明図。
冷却したときにレジン層内部に40μmφの気泡4を含む場
合と含まない場合に気泡界面に発生するせん断熱応力の
違いを比較した説明図。
【図５】レジン層の厚みを貫通する気泡4の気泡周辺の
せん断応力の等応力線図。
せん断応力の等応力線図。
【図６】気泡の径とせん断応力の関係を示した説明図。
【図７】チップ／レジン界面及びガラス基板／レジン界
面に気泡4が接している場合に気泡周辺に発生するせん
断応力分布図。
面に気泡4が接している場合に気泡周辺に発生するせん
断応力分布図。
【図８】ガラス基板／レジン界面に気泡4が接している
場合に気泡周辺に発生するせん断応力の等応力線図。
場合に気泡周辺に発生するせん断応力の等応力線図。
【図９】レジン／配線基板の界面からの気泡の距離と気
泡とレジン界面に発生するせん断応力の関係を示す説明
図。
泡とレジン界面に発生するせん断応力の関係を示す説明
図。
【図１０】レジン層内部に貫層方向に複数の気泡4が配
列しているものと仮定したときの気泡4が２個配列して
いるときの主応力σ1の等応力線図。
列しているものと仮定したときの気泡4が２個配列して
いるときの主応力σ1の等応力線図。
【図１１】レジン層内部に貫層方向に複数の気泡4が配
列しているものと仮定したときの気泡4が４個配列して
いるときの主応力σ1の等応力線図。
列しているものと仮定したときの気泡4が４個配列して
いるときの主応力σ1の等応力線図。
1…レジンを主成分とする接続材料、2…電子回路部品、
3…配線基板、4…気泡、5…ＬＳＩチップ、6…ガラス基
板、7…異方導電フィルム、8…レジン、9…ＣＯＧ接続
体、10…突起電極、11…配線基板側電極。
3…配線基板、4…気泡、5…ＬＳＩチップ、6…ガラス基
板、7…異方導電フィルム、8…レジン、9…ＣＯＧ接続
体、10…突起電極、11…配線基板側電極。
Claims (3)
- 【請求項１】レジンを含む接続材料を用いて、電子回路
部品と配線基板を電気的接続若しくは接着した電子部品
の接続構造において、前記レジンの内部に気泡が存在す
る場合、いずれの気泡でも気泡と電子部品及び配線基板
の間に3μm以上のレジン層を有することを特徴とする電
子部品の接続構造。 - 【請求項２】レジンを含む接続材料を用いて、電子回路
部品と配線基板を電気的接続若しくは接着した電子部品
の接続構造において、前記レジンの内部に気泡が存在す
る場合、個々の気泡の直径が少なくともレジン層の厚み
の1/5以下であることを特徴とする電子部品の接続構
造。 - 【請求項３】レジンを含む接続材料を用いて、電子回路
部品と配線基板を電気的接続若しくは接着した電子部品
の接続構造において、前記レジンの内部に気泡が存在す
る場合、気泡の直径が10μｍ以下であることを特徴とす
る電子部品の接続構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18720296A JPH1032379A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 電子部品の接続構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18720296A JPH1032379A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 電子部品の接続構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1032379A true JPH1032379A (ja) | 1998-02-03 |
Family
ID=16201886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18720296A Pending JPH1032379A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 電子部品の接続構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1032379A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006216790A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | Sekisui Chem Co Ltd | 電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 |
| KR100803433B1 (ko) * | 2006-01-23 | 2008-02-13 | 엘에스전선 주식회사 | 접속 신뢰성이 개선된 이방성 도전 필름 및 이를 이용한회로 접속 구조체 |
| CN110160891A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-08-23 | 河北工业大学 | 一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置 |
-
1996
- 1996-07-17 JP JP18720296A patent/JPH1032379A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006216790A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | Sekisui Chem Co Ltd | 電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 |
| JP4625342B2 (ja) * | 2005-02-03 | 2011-02-02 | 積水化学工業株式会社 | 電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 |
| KR100803433B1 (ko) * | 2006-01-23 | 2008-02-13 | 엘에스전선 주식회사 | 접속 신뢰성이 개선된 이방성 도전 필름 및 이를 이용한회로 접속 구조체 |
| CN110160891A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-08-23 | 河北工业大学 | 一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置 |
| CN110160891B (zh) * | 2019-06-28 | 2020-03-13 | 河北工业大学 | 一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置 |
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