KR100724720B1 - Conductive adhesive and connection method between terminals employing it - Google Patents
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Abstract
반도체 칩이나 디스크리트 부품 등의 전자 부품에 설치된 전극 등의 단자를 외부 단자에 접속하기 위한 도전성 접착제 및 이를 이용한 접합 방법에 관한 것으로서, 용융가능한 도전성 표면을 가지는 도전성 핵체와 상기 표면에 절연층이 형성되어 있는 도전 입자 및 상기 도전성 표면의 융점에서 경화가 완료하지 않는 수지 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 접착제를 제공하다. 이와 같은 도전성 접착제를 사용하면 단자 간의 전기 저항을 금속의 전기 저항과 동등 레벨로 할 수 있게 되어 대향하는 단자 간의 전기적인 접속의 신뢰성을 향상할 수가 있으며, 단자 간의 접속에 관여하지 않은 도전 입자는 절연층에 싸여 있기 때문에 인접 전극 간의 절연성을 충분히 확보할 수 있어 미세 피치화에 수반하는 접속 단자의 접속 면적의 감소에 대응할 수 있다.A conductive adhesive for connecting a terminal such as an electrode provided on an electronic component such as a semiconductor chip or a discrete component to an external terminal, and a bonding method using the same, the conductive nucleus having a meltable conductive surface and an insulating layer formed on the surface The conductive adhesive which contains hardening particle | grains and resin component which hardening is not completed in melting | fusing point of the said electroconductive surface is provided. By using such a conductive adhesive, the electrical resistance between the terminals can be made at the same level as the electrical resistance of the metal, thereby improving the reliability of the electrical connection between the opposing terminals, and the conductive particles not involved in the connection between the terminals are insulated. Since it is wrapped in a layer, insulation between adjacent electrodes can fully be ensured, and the connection area of the connection terminal with fine pitch can be reduced.
Description
도 1a에서 도 1f는 본 발명에 따른 도전 입자의 예를 도시한 도면이다.1A to 1F are views showing examples of conductive particles according to the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 접속 방법을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a connection method according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 도전성 접착제, 이 도전성 접착제를 이용한 반도체 칩이나 디스크리트 부품 등의 전자 부품에 설치된 전극 등의 단자를 외부 단자에 접속하기 위한 단자 간의 접합 방법, 및 상기 단자 간의 접합 방법을 이용한 반도체 장치의 실장 방법에 관한 것이다.The present invention provides a bonding method between terminals for connecting a terminal such as an electrode provided on an electronic component such as a semiconductor chip or a discrete component using the conductive adhesive to the external terminal, and mounting of a semiconductor device using the bonding method between the terminals. It is about a method.
엘렉트로닉스의 분야에서는 전자기기의 고속화나 대용량화, 소형화나 경량화의 요구에 수반해, 반도체 칩이나 디스크리트 부품 등의 전자 부품의 고집적화나 고밀도화를 실현하기 위한 실장 기술의 개발이 진행되고 있으며, 특히 내열 온도가 낮은 광디바이스 등의 전자 부품 등의 실장을 실시하는 경우에는 전자 부품의 열화를 방지하기 위해서 저온에서 접합하는 것이 요구되고 있다. In the field of electronics, with the demand for high speed, large capacity, miniaturization and light weight of electronic devices, development technology for mounting high-density and high-density electronic components such as semiconductor chips and discrete components is being developed. When mounting electronic components, such as a low optical device, in order to prevent deterioration of an electronic component, joining at low temperature is calculated | required.
이러한 저온 접합을 가능으로 하는 기술로서 필름상의 도전 필름(Electronically Conductive Film；ECF)이나, 페이스트상의 도전 페이스트(Electronically Conductive Paste；ECP) 등의 도전성 접착제를 이용한 실장법이 제안되고 있다.As a technique for enabling such low temperature bonding, a mounting method using a conductive adhesive such as a film conductive film (ECF) or a paste conductive paste (ECP) has been proposed.
상기 도전성 접착제는, 금속 등의 도전 입자를 수지 중에 분산시키는 것으로, 대향 전극 간에는 도전성을 얻을 수 있고 인접 전극 간에는 절연성을 얻을 수 있는 전극 접합 재료이다. 즉, 이 도전성 접착제에 포함되는 도전 입자에 의해, 대향 전극 간의 도통을 가능하게 하는 한편, 상기 도전성 접착제에 포함되는 수지에 의해 인접 전극 간의 절연성을 확보함과 함께, 대향 전극 간을 접착시켜 칩과 기판을 고정하고 있는 것이다.The said electroconductive adhesive agent is an electrode bonding material which can disperse | distribute electroconductive particle, such as a metal, in resin, and can acquire electroconductivity between opposing electrodes, and can obtain insulation between adjacent electrodes. In other words, the conductive particles contained in the conductive adhesive enable conduction between the opposite electrodes, while the resin contained in the conductive adhesive ensures insulation between the adjacent electrodes and bonds the opposite electrodes to each other. The substrate is being fixed.
상기 도전성 접착제에서는 통상 수지 중에 도전 입자가 균일하게 분산되어 있으며 이 분산된 도전 입자의 물리적 접촉에 의해 대향 전극 간의 전기적인 접속을 가능하게 하고 있다.In the said conductive adhesive, the electrically conductive particle is normally disperse | distributed uniformly in resin, and the electrical connection between opposing electrodes is enabled by the physical contact of this dispersed conductive particle.
그렇지만 수지 중에 도전 입자가 균일하게 분산된 도전성 접착제를 이용했을 경우, 도전성 접착제에 포함되는 도전 입자를 대향 전극 간의 도통을 위해서 유효하게 이용되지 않아 대향 전극 간의 전기적 접속에 충분한 신뢰성을 얻을 수 없을 가능성이 있으며, 이를 해결하기 위해 전계를 인가하여 전기장 방향으로 배열하는 전계 배열 효과를 가지는 입자를 이용하고 있다. However, in the case of using a conductive adhesive in which the conductive particles are uniformly dispersed in the resin, the conductive particles contained in the conductive adhesive are not effectively used for conduction between the opposite electrodes, so that there is a possibility that sufficient reliability cannot be obtained for the electrical connection between the opposite electrodes. In order to solve this problem, particles having an electric field arrangement effect of applying an electric field and arranging in an electric field direction are used.
즉, 도전성 접착제를 공급함과 함께, 이 도전성 접착제에 전계를 인가해 도전 입자를 배열시키는 것에 의해 대향 전극 간을 전기적으로 접속하고 있다.That is, while supplying a conductive adhesive, the counter electrode is electrically connected by applying an electric field to the conductive adhesive and arranging the conductive particles.
그러나 이와 같은 종래의 도전성 접착제에서는 도전성 접착제에 포함되는 도전 입자가 수지에 덮여 있기 때문에, 비록 도전 입자끼리가 배열하는 것에 의해 물리적으로 접촉해도 도전 입자를 감싸는 수지에 의해 도통 불량을 일으키는 문제가 있다.However, in such a conventional conductive adhesive, since the conductive particles contained in the conductive adhesive are covered with the resin, there is a problem of poor conduction by the resin surrounding the conductive particles even if the conductive particles are in physical contact with each other.
즉, 수지 중에 분산하고 있는 도전 입자가 전계의 인가에 의한 유전 분극에 기인하는 정전 인력에 의해 대향 전극 간에 배열하기 도전 입자가 서로 직접 접촉해 배열하는 것이 아니라, 상기 수지를 개재해 접촉하고 있을 가능성이 있다. 이러한 경우, 도전 입자 간에서의 도전성의 저하가 일으켜지므로, 대향 전극 간의 전기적 접속에 충분한 신뢰성을 얻는 것이 곤란해져 반도체 장치의 품질 저하를 일으킨다. In other words, the conductive particles dispersed in the resin may not be arranged in direct contact with each other by direct electrostatic attraction due to electrostatic attraction due to dielectric polarization due to the application of an electric field. There is this. In such a case, deterioration of the conductivity between the conductive particles occurs, which makes it difficult to obtain sufficient reliability for the electrical connection between the counter electrodes, resulting in deterioration of the quality of the semiconductor device.
따라서 금속과 동일한 정도의 도전성을 기대할 수가 없으며, 정전기에 지극히 약한 전자 디바이스에 대해서 외부로부터 전계를 인가해 도전 입자를 배열시키는 것은 상기 전자 디바이스의 신뢰성에도 문제를 준다.Therefore, the same degree of conductivity as that of metal cannot be expected, and arrangement of conductive particles by applying an electric field from the outside to an electronic device that is extremely weak against static electricity also causes a problem in the reliability of the electronic device.
또한 종래의 도전성 접착제는 대향 전극 간의 도통에 기여하지 않는 도전 입자는 인접 전극 간의 절연성을 저해하는 원인이 되며, 이로 인하여 미세 피치화에 수반하는 접속 단자의 접속 면적의 감소에 대응할 수 없는 문제점도 있다. In addition, in the conventional conductive adhesive, conductive particles that do not contribute to conduction between opposing electrodes cause a decrease in insulation between adjacent electrodes, and therefore, there is a problem in that it is not possible to cope with a decrease in the connection area of the connection terminal accompanied by fine pitch. .
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 서로 대향하는 전극 등의 단자 간의 충분한 전기적 접속을 확보함과 함께, 단자 간에서 금속 접합과 동일한 정도의 전기 저항을 얻을 수 있으 며, 인접 전극 간의 절연성도 충분히 확보하여 미세 미치화에 적용할 수 있는 도전성 접착제, 이 도전성 접착제를 단자 간의 접합 방법, 및, 상기 단자 간의 접합 방법을 이용한 반도체 장치의 실장 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the technical problem to be achieved by the present invention is to ensure sufficient electrical connection between terminals such as electrodes facing each other, and to achieve the same electrical resistance as the metal joint between the terminals. To provide a conductive adhesive which can be obtained and sufficiently secures insulation between adjacent electrodes and can be applied to micronization, a method of bonding the conductive adhesive between terminals, and a method of mounting a semiconductor device using the bonding method between the terminals. It is for.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 용융가능한 도전성 표면을 가지는 도전성 핵체와 상기 표면에 절연층이 형성되어 있는 도전 입자; 및 상기 도전성 표면의 융점에서 경화가 완료하지 않는 수지 성분을 포함하는 도전성 접착제를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a conductive core having a meltable conductive surface and conductive particles having an insulating layer formed on the surface; And a resin component in which curing is not completed at the melting point of the conductive surface.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 도전성 접착제에 있어서, 상기 용융가능한 도전성 표면을 가지는 도전성 핵체는 용융가능한 금속 또는 합금으로 이루어진 입자, 수지 입자에 용융가능한 금속 또는 합금으로 코팅되어 있는 형태, 금속 또는 합금 입자에 용융가능한 금속 또는 합금으로 코팅되어 있는 형태 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. In the conductive adhesive according to the present invention as described above, the conductive nucleus having the meltable conductive surface is a particle made of a meltable metal or alloy, a form in which a resin particle is coated with a meltable metal or alloy, metal or alloy particles It is possible to use any one selected from the group consisting of a form coated with a meltable metal or alloy and a mixture thereof.
또한 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 도전성 접착제에 있어서, 상기 도전성 표면의 융점에 경화가 완료하지 않는 수지는 열경화성 수지, 열가소성 수지, 광경화성 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.In addition, in the conductive adhesive according to the present invention as described above, the resin which does not complete curing at the melting point of the conductive surface may be any one selected from the group consisting of a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a photocurable resin, and a mixture thereof. Can be.
또한 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 도전성 접착제에 있어서, 상기 도전 입자의 절연층에 절연성 미립자가 함입되어 있는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 절연성 미립자의 딱딱함이 절연층의 딱딱함보다 큰 것이 사용하는 것이 다.In the conductive adhesive according to the present invention as described above, it is preferable that insulating fine particles are embedded in the insulating layer of the conductive particles, and more preferably, the hardness of the insulating fine particles is larger than that of the insulating layer. will be.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제로서 상술한 바와 같은 도전성 접착제를 이용한 단자 간 접속 방법을 제공하는데, 이 단자 간 접속 방법은 용융가능한 도전성 표면을 가지는 도전성 핵체와 상기 표면에 절연층이 형성되어 있는 도전 입자 및 상기 도전성 표면의 융점에서 경화가 완료하지 않는 수지 성분을 포함하는 도전성 접착제를 개입시켜 단자끼리 서로 대향시켜 배치하는 단자 배치 단계; 상기 도전성 핵체의 도전성 표면의 융점보다 높고, 한편 상기 수지 성분의 경화가 완료하지 않는 온도까지 가열하며, 상기 도전 입자의 절연층이 파괴되는 정도로 가압하는 상기 도전성 접착제 가열?가압 단계; 및 상기 수지 성분을 경화시키는 수지 성분 경화 단계를 포함한다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a terminal-to-terminal connection method using a conductive adhesive as described above, wherein the terminal-to-terminal connection method includes a conductive nucleus having a meltable conductive surface and a conductive layer formed on the surface. A terminal arrangement step of placing terminals facing each other via a conductive adhesive comprising particles and a resin component which hardening is not completed at the melting point of the conductive surface; The conductive adhesive heating and pressing step of heating the substrate to a temperature higher than the melting point of the conductive surface of the conductive nucleus and not hardening the resin component, and pressurizing the insulating layer of the conductive particles to be destroyed; And a resin component curing step of curing the resin component.
또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제로서 상술한 바와 같은 도전성 접착제를 이용한 반도체 장비의 실장 방법을 제공하는데, 이 반도체 장비의 실장 방법은 반도체 칩의 전극 패드와 상기 전극 패드에 대응하도록 설치된 배선 기판상의 회로 전극을 용융가능한 도전성 표면을 가지는 도전성 핵체와 상기 표면에 절연층이 형성되어 있는 도전 입자 및 상기 도전성 표면의 융점에서 경화가 완료하지 않는 수지 성분을 포함하는 도전성 접착제를 개입시켜 대향하도록 배치하는 전극 배치 단계; 상기 도전성 핵체의 도전성 표면의 융점보다 높고, 한편 상기 수지 성분의 경화가 완료하지 않는 온도까지 가열하며, 상기 도전 입자의 절연층이 파괴되는 정도로 가압하는 상기 도전성 접착제 가열?가압 단계; 및 상기 수지 성분을 경화시키는 수지 성분 경화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 실 장 방법을 포함한다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for mounting a semiconductor device using a conductive adhesive as described above, the method of mounting the semiconductor device on the electrode pad of the semiconductor chip and the wiring board provided to correspond to the electrode pad An electrode disposed so as to face the circuit electrode via a conductive adhesive including a conductive nucleus having a meltable conductive surface, conductive particles having an insulating layer formed on the surface, and a conductive adhesive that does not complete curing at the melting point of the conductive surface Batch step; The conductive adhesive heating and pressing step of heating the substrate to a temperature higher than the melting point of the conductive surface of the conductive nucleus and not hardening the resin component, and pressurizing the insulating layer of the conductive particles to be destroyed; And a resin component curing step of curing the resin component.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 단자 간 접속 방법 및 반도체 장치의 실장 방법에 있어서, 상기 수지 성분이 광경화성 수지인 경우는 상기 도전성 접착제 가열?가압 단계에서는 광경화성 수지가 경화되지 않을 정도로 광을 차단하는 상태에서 진행하고 상기 수지 성분 경화 단계는 상기 광경화성 수지의 경화가 이루어지도록 광을 조사하여 수행되는 것이 바람직하다. In the terminal-to-terminal connection method and the semiconductor device mounting method according to the present invention as described above, when the resin component is a photocurable resin, the light is blocked to such an extent that the photocurable resin is not cured in the conductive adhesive heating and pressing step. It is preferable that the resin component curing step is performed by irradiating light so that the curing of the photocurable resin is performed.
또한 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 단자 간 접속 방법 및 반도체 장치의 실장 방법에 있어서, 상기 도전 입자의 절연층에 절연성 미립자가 함입되어 있는 도전 입자를 사용하는 경우에는 상기 도전성 접착제를 가압하는 단계는 상기 절연층은 파괴하면서 절연성 미립자의 형상은 유지하는 압력까지만 가압하는 것이 바람직하다. In addition, in the terminal-to-terminal connection method and the semiconductor device mounting method according to the present invention as described above, in the case of using the conductive particles containing the insulating fine particles in the insulating layer of the conductive particles, the step of pressing the conductive adhesive is It is preferable to pressurize only to the pressure which maintains the shape of insulating fine particle, destroying the said insulating layer.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 도전성 접착제와 이를 이용한 단자 간 접속 방법 및 반도체 장치의 실장 방법에 의하면, 도전성 표면을 이루는 금속 또는 합금의 융점까지 도전성 접착제가 가열을 하고 도전 입자의 절연층이 파괴되는 정도의 압력으로 가압을 하면, 용융된 도전성 표면의 도전성 성분이 파괴된 절연층 사이로 빠져나와 도전성 표면을 이루는 금속 또는 합금의 융점에서 경화가 완료하지 않은 수지 성분 내에 용융된 도전성 성분이 자유롭게 이동할 수가 있으므로 단자와 도전성 접착제와의 계면인 단자 표면에 용융된 도전성 성분이 퍼져 젖은 상태가 되고 용융된 도전성 성분은 대향하는 단자끼리 전기적으로 접속하도록 배치된다. 그 후, 수지 성분을 경화하면 대향하는 단자를 고착할 수가 있는 것이다. According to the conductive adhesive according to the present invention as described above, the terminal-to-terminal connection method and the mounting method of the semiconductor device using the same, the conductive adhesive is heated to the melting point of the metal or alloy forming the conductive surface and the insulating layer of the conductive particles is destroyed. When pressurized to a degree of pressure, the conductive component of the molten conductive surface escapes between the broken insulating layers, and thus the molten conductive component can freely move in the resin component which is not cured at the melting point of the metal or alloy forming the conductive surface. The molten conductive component spreads on the surface of the terminal, which is an interface between the terminal and the conductive adhesive, is wetted, and the molten conductive component is arranged to electrically connect the opposing terminals. After that, when the resin component is cured, the opposite terminals can be fixed.
즉, 접속되는 접속부에 구속된 도전 입자에서 파괴된 절연층 사이로 빠져나온 용융된 도전성 성분이 도전성 성분과 단자 사이에 금속 결합 등의 화학적인 결합을 형성할 수가 있어 서로 대향하는 단자 간은 화학적 결합에 의해 접속된 상태가 된다. 이에 따라 상기 단자 간의 전기 저항을 금속 접합과 동등 레벨에서 얻을 수 있으므로 상기 단자 간에 신뢰성이 높은 전기적 접속을 얻을 수 있다.That is, the molten conductive component which escapes between the insulating layers destroyed by the conductive particles constrained in the connecting portion to be connected can form chemical bonds such as metal bonds between the conductive component and the terminals, and the terminals facing each other are separated from the chemical bonds. The state is connected. As a result, the electrical resistance between the terminals can be obtained at the same level as that of the metal junction, thereby obtaining a highly reliable electrical connection between the terminals.
그리고 본 발명에 의하면 접합부의 미세 균열, 파단, 불량 시 재 가열을 통해 입자의 재용융에 의한 접합부의 보수성을 얻을 수도 있다.And according to the present invention It is also possible to obtain repairability of the joint by remelting the particles by reheating in case of fine cracking, fracture, or failure of the joint.
또한 본 발명에 따른 도전 입자는 절연층에 의해 싸여 있기 때문에 접합부의 공간을 좁히는 방법 등으로 가압을 하게 되면 절연층이 파괴되어 용융된 도전성 성분이 빠져 나와 상술한 바와 같은 메카니즘을 이루어지며, 접속부의 공간 외에 있는 도전 입자의 경우에는 압력을 받지 않아 절연층이 유지되는 상태로 있기 때문에 인접 전극 간의 절연성을 충분히 확보할 수 있다.In addition, since the conductive particles according to the present invention are wrapped by the insulating layer, when the pressure is applied by a method of narrowing the space of the junction, the insulating layer is destroyed and the molten conductive component escapes to form the mechanism as described above. In the case of the electroconductive particle which is out of space, since the insulating layer is maintained without receiving pressure, the insulation between adjacent electrodes can be fully ensured.
특히 절연층에 절연성 미립자를 함입시키는 것에 의해, 압착 시 인접 전극에 대한 도전성 성분의 접촉이 저지되기 때문에 더더욱 절연성을 확보할 수 있어 미세 피치화에 수반하는 접속 단자의 접속 면적 감소에 대응할 수 있는 장점을 본 발명은 가진다.Particularly, by incorporating the insulating fine particles into the insulating layer, the contact of the conductive component to the adjacent electrode is prevented during the crimping, so that the insulating property can be secured further and the connection area of the connection terminal accompanying the fine pitch can be reduced. The present invention has.
또한 도전성 표면을 구성한 금속 또는 합금에 비교적 융점이 낮은 것을 사용하게 되면 가열 온도를 낮게 설정할 수 있고, 더더욱 광경화성 수지를 사용하는 경우에는 수지의 경화를 위해 온도를 높일 필요가 없게 되어 본 발명은 내열성의 낮은 광학 소자 등의 전자 부품을 실장하는 경우 등에 매우 적합하게 이용할 수가 있 는 특징도 있다. In addition, the use of a relatively low melting point in the metal or alloy constituting the conductive surface can be set to a lower heating temperature, and even more in the case of using a photocurable resin, it is not necessary to increase the temperature for curing the resin, the present invention is heat resistant There is also a feature that can be suitably used for mounting electronic components such as low optical elements.
이하 본 발명을 첨부한 도면을 통하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 본 발명에 도전성 접착제에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.First, the conductive adhesive will be described in detail in the present invention.
본 발명에 다른 도전성 접착제는 도전 입자와 수지를 포함하는데, 수지는 도전성 표면을 구성하는 도전성 성분의 용융 온도에서 경화가 완료하지 않는 수지를 사용하는 것 이외에는 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려져 있는 수지를 사용할 수 있다. The conductive adhesive according to the present invention includes a conductive particle and a resin, and the resin is a resin widely known in the technical field to which the present invention belongs, except that the resin does not complete curing at the melting temperature of the conductive component constituting the conductive surface. Can be used.
예컨대 열경화성 수지, 열가소성 수지, 광경화성 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하면 되고, 열경화성 수지를 이용했을 경우에는 수지의 경화 온도까지 가온하여 경화화면 되고, 열가소성 수지를 이용했을 경우에는 도전성 성분의 융점까지 가온한 후 수지의 경화 온도까지 냉각하여 경화화면 되고, 광경화성 수지를 이용했을 경우에는 광조사를 실시해 중합 반응을 개시시켜 경화화면 된다.For example, any one selected from the group consisting of a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a photocurable resin, and a mixture thereof may be used. When the thermosetting resin is used, it is heated to the curing temperature of the resin and cured, and a thermoplastic resin is used. In the case, after heating up to melting | fusing point of an electroconductive component, it cools to the hardening temperature of resin and hardens | cures a screen, and when using a photocurable resin, light irradiation is performed and a polymerization reaction is started and hardened | cured.
구체적으로 예를 들어 열경화성 수지로서는, 엑폭시계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 페놀계 수지, 멜라민계 수지, 알키드계 수지, 요소수지, 아크릴계 수지, 불포화 폴리에스테르수지 등을 들 수가 있으며, 열가소성 수지로서는, 초산비닐계 수지, 폴리비닐 부티날계 수지, 염화 비닐계 수지, 스틸렌계 수지, 비닐 메틸 에테르계 수지, 우레탄계 수지, 그리브틸 수지, 에틸렌-초산비닐 공중합계 수지, 스틸렌-부타디엔 공중합계 수지, 폴리 부타디엔 수지, 폴리비닐 알코올계 수지 등을 들 수가 있다.Specifically, examples of the thermosetting resin include epoxy resins, urethane resins, acrylic resins, silicone resins, phenolic resins, melamine resins, alkyd resins, urea resins, acrylic resins, unsaturated polyester resins, and the like. Examples of the thermoplastic resin include vinyl acetate resin, polyvinyl butynal resin, vinyl chloride resin, styrene resin, vinyl methyl ether resin, urethane resin, grevyl resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, styrene-butadiene copolymer system Resins, polybutadiene resins, polyvinyl alcohol resins, and the like.
또한 광경화성 수지란 광중합성 모노머나 광중합성 올리고머와 광중합 개시제등을 혼합한 것이어, 광조사에 의해 중합 반응이 개시되는 것을 말하는 것으로 광중합성 모노머나 광중합성 올리고머로는 아크릴산 에스테르류 모노머, 메타크릴산 에스테르류 모노머, 에테르 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 엑폭시 아크릴레이트, 아미노 수지 아크릴레이트, 불포화 폴리에스텔, 실리콘계 수지 등을 예로 들 수가 있다.The photocurable resin is a mixture of a photopolymerizable monomer, a photopolymerizable oligomer, a photopolymerization initiator, and the like, and refers to a polymerization reaction initiated by light irradiation. Examples of the photopolymerizable monomer or photopolymerizable oligomer include acrylic acid ester monomers and methacryl. Acid ester monomers, ether acrylates, urethane acrylates, epoxy acrylates, amino resin acrylates, unsaturated polyesters, silicone resins and the like.
또한 본 발명에 따른 도전성 접착제에 포함되어 있는 도전 입자는 용융가능한 도전성 표면을 가지는 도전성 핵체와 도전성 핵체 표면에 형성되는 절연층으로 이루어져 있으며, 또한 상기 절연층에는 절연성 미립자가 함입되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the conductive particles contained in the conductive adhesive according to the present invention are composed of a conductive nucleus having a meltable conductive surface and an insulating layer formed on the surface of the conductive nucleus, and insulating fine particles are preferably contained in the insulating layer.
상술한 “용융가능한 도전성 표면을 가지는 도전성 핵체”라 하면 도전성을 가지고 있는 금속 또는 합금 성분이 최소한 도전성 핵체의 표면에서 일정 두께로 내부까지 형성되어 있는 다는 것을 의미하며, 따라서 도전성 핵체의 전체가 융용가능한 금속 또는 합금 성분으로 이루어져 있는 것은 당연히 포함한다.The above-mentioned "conductive nucleus having a meltable conductive surface" means that a conductive metal or alloy component is formed at least from the surface of the conductive nucleus to a predetermined thickness, and thus the whole of the conductive nucleus is meltable. Of course it consists of metal or alloying elements.
이와 같은 용융가능한 도전성 표면을 가지는 도전성 핵체를 구체적으로 표현하면, 용융가능한 금속 또는 합금으로 이루어진 입자의 도전성 핵체, 수지 입자에 용융가능한 금속 또는 합금으로 코팅되어 있는 도전성 핵체, 금속 또는 합금 입자에 용융가능한 금속 또는 합금으로 코팅되어 있는 도전성 핵체로 구분할 수 있다.Specifically, a conductive nucleus having such a meltable conductive surface is specifically expressed as a conductive nucleus of particles made of a meltable metal or alloy, meltable to a conductive nucleus coated with a metal or alloy meltable to a resin particle, to a metal or alloy particle. It can be divided into a conductive nucleus coated with a metal or an alloy.
미세 미치화의 관점에서 보면 수지 입자에 용융가능한 금속 또는 합금으로 코팅되어 있는 도전성 핵체 내지 금속 또는 합금 입자에 용융가능한 금속 또는 합 금으로 코팅되어 있는 도전성 핵체를 사용하는 것이 바람직하다.In view of fine micronization, it is preferable to use a conductive nucleus coated with a meltable metal or alloy on the resin particles or a conductive nucleus coated with a meltable metal or alloy on the metal or alloy particles.
또한 본 발명에 따른 도전성 접착제의 도전성 핵체 표면에는 인접하는 접속 전극간의 절연성을 확보하기 위하여 절연층이 형성되어 있는데, 이 절연층의 재료 내지 두께에 대해서는 특별히 한정할 필요는 없으나 접속부를 압착하였을 때 용용된 도전성 표면의 도전성 성분이 외부로 흘러나올 수 있도록 파괴될 수 있는 수지를 사용하여야 한다.In addition, an insulating layer is formed on the surface of the conductive nucleus of the conductive adhesive according to the present invention in order to ensure insulation between adjacent connecting electrodes. However, the material or thickness of the insulating layer is not particularly limited, but is used when the connecting portion is crimped. A resin which can be broken so that the conductive component of the conductive surface is allowed to flow out can be used.
또한 도전 입자의 절연성을 향상시키기 위해서 도전 입자의 절연층에는 절연성 미립자가 함입되어 있을 수 있다. 이 절연성 입자는 부분적으로 절연층의 표면으로부터 노출되어 있을 수도 있다.Moreover, in order to improve the insulation of electroconductive particle, insulating microparticles | fine-particles may be contained in the insulating layer of electroconductive particle. This insulating particle may be partially exposed from the surface of the insulating layer.
상기 절연성 미립자의 종류는 예컨데 수지 입자 내지 세라믹 입자 등과 같이 절연성이 있으면 특별한 제한은 없으나, 도전 입자의 절연성을 더욱 향상시키기 위해서는 절연층의 딱딱함보다 큰 것을 이용하는 것이 바람직하며, 이러한 절연성 미립자로서는 이산화규소와 같은 세라믹을 사용할 수 있다. The type of the insulating fine particles is not particularly limited as long as it is insulative such as resin particles or ceramic particles, but in order to further improve the insulating properties of the conductive particles, it is preferable to use a larger one than the hardness of the insulating layer. The same ceramic can be used.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 도전 입자를 도면으로 표현하면 도 1a 내지 도 1f의 6가지로 표현될 수 있으며, 이와 같은 도전 입자의 도전성 핵체, 절연층, 절연층에 포함되는 절연성 미립자 각각 제조 방법 및 이를 이용한 도전 입자의 제조 방법은 본 발명에 속하는 기술 분야에 널리 알려져 있으며 알려져 있는 방법을 응용하여 제조할 수 있으며, 본 발명에 따른 도전성 접착제는 페이스트(paste), 필름(film), 분말 형태로 어느 것이나 가능하다.The conductive particles according to the present invention as described above may be represented by six types of FIGS. 1A to 1F, and each of the conductive particles of the conductive particles, the insulating layer, and the insulating layer may be manufactured by the method. And a method for producing conductive particles using the same is widely known in the art and can be prepared by applying a known method, the conductive adhesive according to the present invention in the form of a paste (film), powder (powder) Anything is possible.
이어서 본 발명에 따른 단자 간 접속 방법 및 반도체 장치 실장 방법에 대하 여 상세하게 설명하기로 한다. Next, the terminal-to-terminal connection method and the semiconductor device mounting method according to the present invention will be described in detail.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 도전성 접착제(1)는 필름, 페이스트 내지는 분말의 형태로 한 벌의 회로 기판(11, 21)의 접속 전극(12, 22)의 전기적인 접속을 위해 공급되어 있다. 이 도전성 접착제(1)에는 접착성 수지(2) 중에 도전 입자(3)가 분산되어 있으며, 도전 입자(3)는 도 1a 내지 도 1f와 같은 형상으로 되어 있다(도 2의 (a) 참조).Referring to FIG. 2, the
이때 도전성 접착제가 필름상의 도전성 접착제이면 직접 배치 또는 전사하는 것이 바람직하고, 페이스트상의 도전성 접착제이며 스크린 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 회전 도포법 등으로 공급할 수 있다.At this time, if a conductive adhesive is a film-form conductive adhesive, it is preferable to arrange | position or transfer directly, It is a paste-form conductive adhesive and can be supplied by the screen printing method, the offset printing method, the rotation coating method, etc.
이어서 도전 입자(3)의 도전성 표면이 용융될 수 있도록 가열하면서 도전 입자(3)의 절연층이 파괴될 수 있도록 회로 기판(11, 21)의 간격을 좁혀 도전 입자(3)에 압력을 가하는 가열?가압하는 단계(도 2의 (b) 참조)를 거치게 된다. Subsequently, heating is performed to apply pressure to the
이 과정에서 도전성 표면을 이루는 도전성 성분은 용융되어 파괴된 절연층 사이로 흘러나와 접착성 수지 내로 퍼진 후 접속 전극(12, 22)에서 금속학적 결합을 통해 도통될 수 있도록 하여 준다. 이때 접착성 수지(2)로 광경화성 수지를 사용한 경우에는 경화가 완전히 이루어지지 않는 정도의 광만이 조사되도록 조절하여야 한다.In this process, the conductive component constituting the conductive surface flows between the melted and broken insulating layers, spreads into the adhesive resin, and is then made conductive through the metallurgical bonding at the
상기 도전 입자(3)의 도전성 표면을 이루는 용융가능한 금속 또는 합금은 특히 한정되는 것은 아니지만 반도체 장치에서는 기판에 탑재하는 반도체 칩이나 전자 부품 등의 열화를 방지하기 위해서, 가열 처리는 250℃이하로 행해지는 것이 바 람직하다. The meltable metal or alloy constituting the conductive surface of the
그러므로 250℃이하의 융점을 가지는 금속 또는 합금으로 도전성 표면을 만드는 것이 바람직하며, 그 구체적인 예로는 주석(Sn), 인지움(In), 비스머스(Bi), 은(Ag), 동(Cu), 아연(Zn), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 갈륨(Ga), 은(Ag), 타리움(Tl) 등의 금속이나, 이러한 금속으로부터 되는 합금을 들 수가 있다. 상기 합금으로서는, 예를 들면, Sn/48In, Sn/57Bi/1Ag, Sn/9Zn, Sn/8Zn/3Bi, Sn/3.5 Ag 등을 들 수 있다. Therefore, it is desirable to make a conductive surface from a metal or alloy having a melting point of 250 ° C. or lower, and specific examples thereof include tin (Sn), indium (In), bismuth (Bi), silver (Ag), and copper (Cu). And metals such as zinc (Zn), lead (Pb), cadmium (Cd), gallium (Ga), silver (Ag) and tarium (Tl), and alloys made of these metals. As said alloy, Sn / 48In, Sn / 57Bi / 1Ag, Sn / 9Zn, Sn / 8Zn / 3Bi, Sn / 3.5 Ag etc. are mentioned, for example.
또한 도전 입자(3)의 형상은 특히 한정되지 않고, 구형, 편평구형, 판형, 부정형 등의 여러 가지의 형상의 것을 이용할 수 있다.Moreover, the shape of the
이어서 접착성 수지(2)에 대한 경화단계를 수행하게 되면 본 발명에 따른 접착 방법은 완료되는데, 수지의 경화 단계는 사용된 수지의 종류에 따라 적절하게 가열 내지 광 조사 등을 수행하면 된다.Subsequently, when the curing step for the adhesive resin (2) is performed, the bonding method according to the present invention is completed, the curing step of the resin may be appropriately performed by heating or light irradiation depending on the type of resin used.
도 2의 (c)에는 최종 접합부의 모식도를 도시한 것이다.2 (c) shows a schematic diagram of the final junction.
이상에서 설명한 바와 같이 것처럼 본 발명에 의하면, 도전 입자의 도전성 표면이 용융되어 용융된 도전성 성분들이 화학적으로 결합하고 또한 단자 표면에 용융된 도전성 성분이 퍼져 젖은 상태가 되어 단자 간은 금속 결합에 의해 접합된 상태가 된다. 이에 따라 단자 간의 전기 저항을 금속의 전기 저항과 동등 레벨로 할 수 있게 되어 대향하는 단자 간의 전기적인 접속의 신뢰성을 향상할 수가 있으며, 접합부의 미세 균열, 파단, 불량 시 재 가열을 통해 입자의 재용융에 의한 접 합부의 보수성을 얻을 수도 있다. As described above, according to the present invention, the conductive surface of the conductive particles is melted, and the molten conductive components are chemically bonded, and the molten conductive component is spread on the surface of the terminal to become wet, and the terminals are joined by metal bonding. It becomes a state. As a result, the electrical resistance between the terminals can be set at the same level as the electrical resistance of the metal, thereby improving the reliability of the electrical connection between the opposite terminals. The water retention of the joint by melting can also be obtained.
또한 본 발명에 의하면 단자 간의 접속에 관여하지 않은 도전 입자는 절연층에 싸여 있기 때문에 인접 전극 간의 절연성을 충분히 확보할 수 있고 이에 의해 미세 피치화에 수반하는 접속 단자의 접속 면적의 감소에 대응할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the conductive particles not involved in the connection between the terminals are wrapped in the insulating layer, insulation between adjacent electrodes can be sufficiently secured, and thereby the connection area of the connection terminal with fine pitch can be reduced. .
또한 도전성 표면을 구성한 금속 또는 합금에 비교적 융점이 낮은 것을 사용하게 되면 가열 온도를 낮게 설정할 수 있고, 더더욱 광경화성 수지를 사용하는 경우에는 수지의 경우를 위해 온도를 높일 필요가 없게 되어 본 발명은 내열성의 낮은 광학 소자 등의 전자 부품을 실장하는 경우 등에 매우 적합하게 이용할 수가 있는 특징이 있다. In addition, when a relatively low melting point is used for the metal or alloy constituting the conductive surface, the heating temperature can be set low. Furthermore, when the photocurable resin is used, it is not necessary to increase the temperature for the resin. The present invention has a feature that can be suitably used for mounting electronic components such as low optical elements.
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