JPS62176139A

JPS62176139A - 異方導電材料およびこれを用いた半導体装置の実装方法

Info

Publication number: JPS62176139A
Application number: JP1760486A
Authority: JP
Inventors: Hironori Murakami; 裕紀村上
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1986-01-29
Publication date: 1987-08-01
Also published as: JPH053739B2

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ｔま、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
の平面ディ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づる接続材料の開
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右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、ゴムフィルム中に直径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１１（Ｅｌｆ子
材料ＶＯＩ　２３．　Ｎｏ、　７．　Ｐ６９−７３（１
９８４））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ｐ！
Ａ５を挾み、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−８ｎ）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ィルムも
溶けるようになっている。加熱されると該金属粒子が溶
けて広がり、雨曇板間の電極パターン上に広がってこれ
らの間の電気的接続が達成される。一方加圧によって電
極間から押し出されるゴムは、隣接電極間に、各電極の
段差によっ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
に他の方向には絶縁性を保つように接続が行なわれる。

従って、５本／ｍ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＝１００１１ＴｒＬ）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／ｍ以上）が用いられ
ることが多い。例えば２０本／Ｈ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ィルム中に分
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
のショートや、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１！電膜で
接続づ”るのもま困難であった。

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、
仮付は工程、仮接着工程、セパレーター剥離工程１回路
位置合Ｖ工程２本接着工程といっ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った。

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。

（特許６０−ｙ２！ｒ７ｇ　　）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）
ホ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った。

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貝えた粒子からな
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３９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イ５剤を形
成し、これを塁根上に塗布した復、チップ等の接続すべ
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。

従って、高分解能の異方８Ｂ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ックが生じ
たりすることもなり、＠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
っ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ッ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−ブタジェン熱
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ッケル層
を含めての粒径は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説明する。

まず、第２図（ａ）に示す如く、界面重合法によって粒
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
電解メッキ法により、導電性の中間層２２としてニッケ
ル層を形成する。

最後に、上述の如くして形成された導電性粒子表面に、
コアセルベーション法により、スチレン−ブタジェン熱
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ップの配線基
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−ブタジェ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、配置基板１１上のポンディングパッドＢＰ１
およびその周辺に塗布した後、８０℃のプリベ〜り工程
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、ポンディングパッド
ＢＰ２を具えた半導体チップ１２をフェースダウンとな
るように載置し、半導体チッ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って
、従来の異方性導電膜では不可能であった２０木／１ｍ
の接続も容易となり、フェ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チップ
にクラッ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っている。

更には、導電性粒子すなわら、中間層としてのＷＩ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、１〕−ルコータ法、スプレー法
等によっ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、フェノール樹脂、ユリャ樹脂、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ｗ１＠、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、ポリオレフィン樹脂、等の熱硬化性高
分子、ポリエチレン樹脂、ボリプＯピレン樹脂、ボリブ
ヂレン＊ｔｒｉ、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１ｔＡ１１１．アクリロニトリル−スチレ
ン−ブタジェン樹脂、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リエステル樹脂、ボリフ」−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ｖ
ＡＩｌｆｆ　、ポリフェニルオキシド樹脂、ポリフェニ
レンスルフフィト樹脂。

ポリスルホン樹脂、ポリウレタンｖＡＷ４．フェノール
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ｍ線素系樹脂、のうちから適宜選択
可能である。ただし、表面ｍｔよ絶縁抵抗が１０９Ω／
ａＳ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。

ａ、　ｒＩｉ４．鉄、ニッケル、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、ｌ電性カーボン等の！Ｉ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１ｌｉｉ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１絶Ｉｌ＃、
′接着９、′すべり性９等の１ｌｆｉ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１すべり性１を：ｌｌ整ツること
により、１卜１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ＩＦｉ層の形成を
ｍ電解メッキ法によって行なったが、中間層の形成は無
Ｔｉ解メッキ法の他、１１ＩＩｌ電解メツキー電解メツ
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ってもよく被接続ｆｆｉ極（ＢＰ、
、　Ｂｐ、、’）に応じて適宜選択可能である。その他
気中墾濁被覆法、無ｉ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
ベーション法の他、界面重合法、１ｎｓｉｔｕ重合法、
液中硬化液ｔｉ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１ｌｌｒａ法、静電的合
体法、融解分散冷却法、無磯質ｈプセル化法等の物！！
Ｉ！關械的製法、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、配線話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０−ラ等を用い
て、シート状あるいはテープ状の異方導電フィルムを形
成しておぎ、これを従来の異方１１ｆｆｉフイルムと同
様に明所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って導電性に寄与
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、スクリーン印刷等によっ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ップの配線具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・・・半導体チップ、Ｂ
Ｐ、ＢＰ２・・・ポンディングパッド、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。第２図（（Ｉｌ＋第３図（１））第４図（０）第４図（ｂ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体チップとパッケージの間等、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。