JPH03223380A - 異方性導電接着剤 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、発熱量が大きい半導体素子等を実装するのに
用いる異方性導電接着剤に関する。

〈従来の技術〉 従来の異方性導電接着剤は、電気絶縁性を有する接着樹
脂と、電気伝導性を有する金属で形成した導電フィラー
とを混合して成る。

次に第２図に示す実装構造の断面図により、上記従来の
異方性導電接着剤を用いて回路基板上に半導体素子を実
装した実装構造を説明する。

図に示す如く、従来の実装構造は、回路基板２１と半導
体素子２３とを前記従来の異方性導電接着剤２５を介し
て接着する。

回路基板２１と半導体素子２３との電気的接続は、回路
基板２】に設けた基板電極２２と半導体素子２３の接続
端子部２３ａに設けた／＜ンプ電極２４との間に挾まれ
た前記従来の異方性導電接着剤２５中の導電フィラー２
８ａを介して成される。この導電フィラー２６ａは接着
時に押圧されて押しつぶされる。

よって基板電極２２とバンプ電極２４との接続が確かな
ものになる。

更に前記従来の異方性導電接着剤２５は硬化される。

又基板電極２２とバンプ電極２４との間以外の導電フィ
ラー２Ｅｉｂは、異方性導電接着剤２５中に浮遊した状
態で固定される。

よって基板電極２２とバンプ電極２４との接続部以外で
は、電気的導通が生じない。

又前記バンプ電極２４を設けないで、前記接続端子部２
３ａと前記基板電極２２とを異方性導電接着剤で上記同
様に接続してもよい。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記した従来の異方性導電接着剤を用い
た実装構造によれば、消費電力が大きい半導体素子を実
装した場合に、半導体素子内で発生した熱の放熱手段は
、熱伝導性の悪い樹脂を通した回路基板への熱伝導と、
半導体素子表面よりの熱放射とによる。よって半導体素
子の放熱が十分性われないために、半導体素子の温度が
上昇し過ぎて、回路の動作不良を生じてしまう、又半導
体素子の発熱によって樹脂が熱膨張を起こし、接続不良
を発生してしまう、これらの不良は接着樹脂が熱可塑性
樹脂の場合、特に顕著に現れる。

又半導体素子の高集積化にともなって消費電力が大きく
なるので、発熱量が大きい超ＬＳＩ等の半導体素子の実
装に対して大きな障害になっていた。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上記した課題を解決する為に成されたもので
、半導体素子の放熱特性に優れた異方性導電接着剤を提
供することを目的とする。

即ち、接着樹脂と、電気伝導性を有するとともに略均一
な粒子径を有する導電フィラーと、電気絶縁性を有する
とともに熱伝導率が前記接着樹脂より高いものであって
、前記導電フィラーの粒子径より小さい粒子径を有する
熱伝導フィラーとを混合して成るものである。

更には前記異方性導電接着剤の熱膨張率と被接着体の熱
膨張率とが略一致する量の前記熱伝導フィラーを前記異
方性導電接着剤に混合したものである。

〈作用〉 上記構成の異方性導電接着剤は、電気絶縁性を右すると
ともに、熱伝導率が接着樹脂よりも高くかつ導電フィラ
ーの粒子径より小さい粒子径を有する熱伝導フィラーを
混合したことにより、異方性導電接着剤を用いて接着し
た半導体素子より発生した熱を伝導して、半導体素子の
温度上昇を防止する。

又熱伝導フィラーの混合量を調節して異方性導電接着剤
の熱膨張率を被接着体の熱膨張率に略−致させたことに
より、異方性導電接着剤と被接着体との熱膨張差により
異方性導電接着剤と被接着体との剥離を防止する。

更に接着樹脂が被接着体どうしを接着するとともに導電
フィラーが電極どうしを電気的に接続する。

〈実施例〉 本発明の実施例を以下に説明する。

異方性導電接着剤は、接着に寄与する接着樹脂、例えば
電気絶縁性を有するエポキシ樹脂やシリコン樹脂が用い
られる。前記接着樹脂は導電フィラーと熱伝導フィラー
とが混合される。

前記導電フィラーは、電気伝導性を有するとともに略均
一な粒子径を有する金属粒子が用いられる。この金属に
は粒−子径が３０ＪＬｍ前後のニー２ケルや半田等が用
いられる。当然のことながらこれらに限定されることは
ない。

前記熱伝導フィラーは、電気絶縁性を有するとともに、
前記接着樹脂よりも熱伝導性に優れていてかつ前記導電
フィラーの粒子径より小さい粒子径を有する粒子が用い
られる。この粒子には酸化アルミニウム（Ａｌ１０３）
や窒化アルミニウム（Ａ立Ｎ）等が用いられる。

次に第１図に示す実装構造の断面図より、異方性導電接
着剤の接着構造を説明する。

回路基板１１には電気伝導性の銅や金等の基板電極１２
を配設する。−男手導体素子１３には接続端子部１３ａ
に金や銅等の金属よりなるバンプ電極１４を配設する。

前記回路基板（被接着体）１１と前記半導体素子（被接
着体）１３とは上記した異方性導電接着剤１５を介して
圧着される。又圧着時には、前記パンプ゛心棒１４は所
定の前記基板電極１２に対して前記異方性導電接着剤１
５中の導電フィラーｌｅａを介して電気的に接続される
。この時、導電フィラー１６は基板電極１２とバンプ電
極１４との間に挾まれて押しつぶされる。よって基板電
極１２とバンプ電極１４との′Ｉ扛気気的接続確かなも
のになる。

又、電気的接続に関与した導電フィラーｌｅａを除く他
の導電フィラー１６ｂは、接着樹脂１８中に浮遊した状
態で固定される。よって隣接する導電フィラー１８ｂ間
の導電性はない。

一方、前記異方性導電接着剤１５中の熱伝導フィラー１
７は、前記導電フィラーＩＥｉａ、１６ｂより小さい粒
７−径を有しているので、圧着による変形を受けること
なく、接着樹脂１８中に浮遊した状態で固定される。

更に前記接着樹脂１８は硬化される。

上記した接着構造では、半導体素子１３で発生した熱を
、熱伝導フィラー１７と導電フィラー１６ａ。

１６ｂとの双方により回路基板ｌｌに対して熱伝導によ
り放熱する。

上記説明では、バンプ電極１４を設けて基板電極１２と
電気的に接続したが、前記接ａ１ｆｉ子部１３ａと基板
電極１２とを異方性導電接着剤１５で上記同様に接続し
てもよい。

又前記接着樹脂１８による接着力を維持するとともに、
前記導電フィラーＩＥｉａによる電気的接続性能を確保
する範囲内で、前記熱伝導フィラー１７の混合率は変え
られる。

よって、前記熱伝導フィラー１７の混合率を変えること
によって、半導体素子１３の熱伝導率や回路基板１１の
熱伝導率に近い熱伝導率を有する異方性導電接着剤１５
を得る。

例えば、酸化アルミニウム製の回路基板１１とシリコン
基板を用いた半導体素子１１とを、接着樹脂１８にエポ
キシ樹脂を用いた異方性導電接着剤１５で接着する場合
には、１０Ｂｍ乃至２０井■の粒子径を有する酸化アル
ミニウム粒子より成る熱伝導フィラー１７を２０％（体
積比）Ｒ合する。当然のことながら、上記数値的等の条
件はそれに限定されないこと明らかである。

従って、半導体素子−１３で温度上昇が生じても、導’
１１ｉ、フィラーｌｅａを介して接続した基板電極１２
やパップ電極１４に生じる応力が大幅に低減される。

〈発明の効果〉 以Ｌ、説明したように本発明によれば、異方性導電接着
剤に熱伝導フィラーを混入したので、異方性導電接着剤
の熱伝導率を高めることができる。よって発熱ψが大き
い半導体素子を接着によって回路基板に接続することが
できるとともに、完熟による半導体素子の動作不良を防
止できる。

又熱伝導フィラーの混合率をかえて異方性導電接着剤の
熱伝導率を半導体素子等の被接着体の熱伝導率に近づけ
たので、被接着体の温度が上昇して熱膨張を起こした場
合の電極接続部の応力を小さくできる。

よって電気的接続不良が防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例の実装構造の断面図、第２図は、従来
の実装構造の断面図である。 １５・・・異方性導電接着剤。 ＩＥｉ、ｌｅａ、ＩＥｉｂ・・・導電フィラー１７・・
・熱伝導フィラー、１８・・・接着樹脂。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）接着樹脂と、 電気伝導性を有するとともに略均一な粒子型を有する導
   電フィラーと、 電気絶縁性を有するとともに熱伝導率が前記接着樹脂よ
   り高いものであって、前記導電フィラーの粒子径より小
   さい粒子径を有する熱伝導フィラーとを混合して成るこ
   とを特徴とする異方性導電接着剤。
2. （２）前記異方性導電接着剤の熱膨張率と被接着体の熱
   膨張率とが略一致する量の前記熱伝導フィラーを前記異
   方性導電接着剤に混合したことを特徴とする請求項１記
   載の異方性導電接着剤。