JPH0669278A - 半導体素子の接続方法 - Google Patents
半導体素子の接続方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 歩留りが高くかつ信頼性の高い半導体素子の
接続方法を提供する。 【構成】 平面治具１５上に複数の導電粒子１７を均一
に散布し、接続電極５上に金属バンプ９が設けられた半
導体素子１１を前記の平面治具１５に対して平行に押圧
して金属バンプ９に導電粒子１７を付着させ、導電粒子
１７を介して半導体素子１１の金属バンプ９と配線基板
４の接続パッド３とを圧着して、金属バンプ９と接続パ
ッド３とを電気的に接続し、半導体素子１１と配線基板
４との間隙に絶縁性接着シート１３を介挿して半導体素
子１１と配線基板４とを固着させる。
接続方法を提供する。 【構成】 平面治具１５上に複数の導電粒子１７を均一
に散布し、接続電極５上に金属バンプ９が設けられた半
導体素子１１を前記の平面治具１５に対して平行に押圧
して金属バンプ９に導電粒子１７を付着させ、導電粒子
１７を介して半導体素子１１の金属バンプ９と配線基板
４の接続パッド３とを圧着して、金属バンプ９と接続パ
ッド３とを電気的に接続し、半導体素子１１と配線基板
４との間隙に絶縁性接着シート１３を介挿して半導体素
子１１と配線基板４とを固着させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の接続方法に
係り、特にフェイスダウンボンディング方式の接続方法
に関する。
係り、特にフェイスダウンボンディング方式の接続方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の実装方法の一つとして、半
導体素子の接続電極上にバンプを形成し、このバンプを
配線基板に対面させるように半導体素子を配置し、この
バンプと配線基板上の接続電極とを接続する、いわゆる
フェイスダウンボンディング方式が、高密度実装の有力
な実装方式の一つとして知られている。
導体素子の接続電極上にバンプを形成し、このバンプを
配線基板に対面させるように半導体素子を配置し、この
バンプと配線基板上の接続電極とを接続する、いわゆる
フェイスダウンボンディング方式が、高密度実装の有力
な実装方式の一つとして知られている。
【０００３】特に、接続材料として異方性導電膜を用い
て半導体素子を配線基板上に電気的および機械的に接
続、実装する方法は、高密度実装を簡易かつ低コストに
実現する方法として知られている。
て半導体素子を配線基板上に電気的および機械的に接
続、実装する方法は、高密度実装を簡易かつ低コストに
実現する方法として知られている。
【０００４】例えば、図３にその構成を示すように、上
面に接続パッド３０１を有する基板３０３と、基板３０
３の導体パターンを延長してなる接続パッド３０１を含
む領域上に配置される電気的絶縁性を有する接着剤３０
５中に導電粒子３０７が混入分散され、厚み方向には押
圧により導電性を有するとともにその面方向には電気的
絶縁性を有する異方性導電接着剤３０９と、異方性導電
接着剤３０９上に配置され押圧されて異方性導電接着剤
３０９により基板３０３に機械的に接着され、かつ下面
の接続電極３１１が接続パッド３０１に接続される半導
体素子３１３とを組み合わせて、半導体素子３１３の接
続電極３１１の下面３１５にも、接続電極３１１が形成
されていない下面３１７、３１９にも、全域にわたって
異方性導電接着剤３０９が介在していることを特徴とす
る半導体素子の接続技術が、特公昭６２−６６５２号公
報に開示されている。
面に接続パッド３０１を有する基板３０３と、基板３０
３の導体パターンを延長してなる接続パッド３０１を含
む領域上に配置される電気的絶縁性を有する接着剤３０
５中に導電粒子３０７が混入分散され、厚み方向には押
圧により導電性を有するとともにその面方向には電気的
絶縁性を有する異方性導電接着剤３０９と、異方性導電
接着剤３０９上に配置され押圧されて異方性導電接着剤
３０９により基板３０３に機械的に接着され、かつ下面
の接続電極３１１が接続パッド３０１に接続される半導
体素子３１３とを組み合わせて、半導体素子３１３の接
続電極３１１の下面３１５にも、接続電極３１１が形成
されていない下面３１７、３１９にも、全域にわたって
異方性導電接着剤３０９が介在していることを特徴とす
る半導体素子の接続技術が、特公昭６２−６６５２号公
報に開示されている。
【０００５】このような接続技術は、例えば図４（ａ）
に示すように、半導体素子３１３と予め基板３０３上に
エッチング等で半導体素子３１３の接続電極３１１に対
応する位置に形成した接続パッド３０１との間に、導電
異方性を持つ異方性導電膜、例えばシート状の異方性導
電接着剤３０９を配置し、ついで半導体素子３１３を基
板３０３上に押圧することによって、半導体素子３１３
の接続電極３１１と接続パッド３０１との導通をとると
いうものである。このとき導通を得るとともに、異方性
導電接着剤３０９の接着効果により半導体素子３１３は
基板３０３に機械的に固着される。このようにして半導
体素子３１３が基板３０３上に実装された状態を図４
（ｂ）に示す。また、この図４に示すように、半導体素
子３１３の接続電極３１１上に金属バンプ３２１を形成
することも確実な接続を得るために有効である。
に示すように、半導体素子３１３と予め基板３０３上に
エッチング等で半導体素子３１３の接続電極３１１に対
応する位置に形成した接続パッド３０１との間に、導電
異方性を持つ異方性導電膜、例えばシート状の異方性導
電接着剤３０９を配置し、ついで半導体素子３１３を基
板３０３上に押圧することによって、半導体素子３１３
の接続電極３１１と接続パッド３０１との導通をとると
いうものである。このとき導通を得るとともに、異方性
導電接着剤３０９の接着効果により半導体素子３１３は
基板３０３に機械的に固着される。このようにして半導
体素子３１３が基板３０３上に実装された状態を図４
（ｂ）に示す。また、この図４に示すように、半導体素
子３１３の接続電極３１１上に金属バンプ３２１を形成
することも確実な接続を得るために有効である。
【０００６】しかしながら、このような異方性導電接着
剤３０９を用いる場合では、基板３０３に面する半導体
素子３１３の下面においては、図３に示す接続電極３１
１の下面３１５にも、接続電極３１１が形成されてない
下面３１７、３１９にも、全域にわたって導電粒子３０
７を含有した異方性導電接着剤３０９が介在している
が、その面方向での電気的絶縁性は実際には必ずしも十
分ではなく、導電粒子３０７の密度が高過ぎると隣り合
う接続電極３１１間の電気的絶縁性が低下し、例えば液
晶表示素子に用いられる半導体素子の接続の場合などで
は、液晶表示素子の画像に表示不良を引き起こす。一
方、そのような電気的絶縁性の低下の問題を避けようと
して導電粒子３０７の密度を低くすると、電気的接続に
関与する導電粒子の数が少なくなるために、接続工程で
の歩留りおよび接続後の信頼性がともに低下する。
剤３０９を用いる場合では、基板３０３に面する半導体
素子３１３の下面においては、図３に示す接続電極３１
１の下面３１５にも、接続電極３１１が形成されてない
下面３１７、３１９にも、全域にわたって導電粒子３０
７を含有した異方性導電接着剤３０９が介在している
が、その面方向での電気的絶縁性は実際には必ずしも十
分ではなく、導電粒子３０７の密度が高過ぎると隣り合
う接続電極３１１間の電気的絶縁性が低下し、例えば液
晶表示素子に用いられる半導体素子の接続の場合などで
は、液晶表示素子の画像に表示不良を引き起こす。一
方、そのような電気的絶縁性の低下の問題を避けようと
して導電粒子３０７の密度を低くすると、電気的接続に
関与する導電粒子の数が少なくなるために、接続工程で
の歩留りおよび接続後の信頼性がともに低下する。
【０００７】このように、隣り合う接続電極３１１間が
ショートしないように、かつ全ての接続電極３１１で信
頼性の高い良好な接続が得られるように、導電粒子３０
７の密度を設定しなければならないが、特に微細ピッチ
のバンプを有する半導体素子の接続に使用したときにそ
の密度の兼ね合いが難しく、隣り合う接続電極３１１間
のショートあるいは接続不良が頻発し、その結果、接続
工程の歩留りが低下し、また接続の信頼性が低下すると
いう問題がある。
ショートしないように、かつ全ての接続電極３１１で信
頼性の高い良好な接続が得られるように、導電粒子３０
７の密度を設定しなければならないが、特に微細ピッチ
のバンプを有する半導体素子の接続に使用したときにそ
の密度の兼ね合いが難しく、隣り合う接続電極３１１間
のショートあるいは接続不良が頻発し、その結果、接続
工程の歩留りが低下し、また接続の信頼性が低下すると
いう問題がある。
【０００８】また、このような異方性導電接着剤を用い
るものの他に、表面に導電めっきを施した複数個の導電
樹脂ボールを半導体素子のバンプと基板上のパッドとの
間に挟まれるように配置し、上から押圧してこれらを電
気的に接続させ、また半導体素子と基板との間隙に絶縁
樹脂からなる接着剤を流し込んで半導体素子を基板上に
機械的に固定するという接続技術が開発されている。
るものの他に、表面に導電めっきを施した複数個の導電
樹脂ボールを半導体素子のバンプと基板上のパッドとの
間に挟まれるように配置し、上から押圧してこれらを電
気的に接続させ、また半導体素子と基板との間隙に絶縁
樹脂からなる接着剤を流し込んで半導体素子を基板上に
機械的に固定するという接続技術が開発されている。
【０００９】あるいは、半導体素子のバンプとしてＡｕ
（金）バンプを用い、このＡｕ（金）バンプを直接基板
上のパッドに押圧してこれらを電気的に接続させるとい
う接続技術が開発されている。
（金）バンプを用い、このＡｕ（金）バンプを直接基板
上のパッドに押圧してこれらを電気的に接続させるとい
う接続技術が開発されている。
【００１０】このような接続方法は、より具体的には図
５に示すように、あらかじめ基板３０３または半導体素
子３１３の接続電極３１１上に、導電樹脂ボール５０１
を精密なアライメント（位置合わせ）を行なって配置し
ておき、この導電樹脂ボール５０１の位置に接続電極３
１１と接続パッド３０１とが合致するように半導体素子
３１３をフェイスダウンの状態で基板３０３に押し付け
て電気的な接続を得るとともに、このような導電樹脂ボ
ール５０１をある程度押し潰したような状態のまま半導
体素子３１３と基板３０３との間隙に絶縁性樹脂からな
る接着剤５０３を流し込んで半導体素子３１３を基板３
０３上に機械的に固定するというものである。あるい
は、半導体素子３１３の接続電極３１１としてＡｕバン
プを用いて、このＡｕバンプを直接に接続パッド３０１
に押し当てて接続するというものである。
５に示すように、あらかじめ基板３０３または半導体素
子３１３の接続電極３１１上に、導電樹脂ボール５０１
を精密なアライメント（位置合わせ）を行なって配置し
ておき、この導電樹脂ボール５０１の位置に接続電極３
１１と接続パッド３０１とが合致するように半導体素子
３１３をフェイスダウンの状態で基板３０３に押し付け
て電気的な接続を得るとともに、このような導電樹脂ボ
ール５０１をある程度押し潰したような状態のまま半導
体素子３１３と基板３０３との間隙に絶縁性樹脂からな
る接着剤５０３を流し込んで半導体素子３１３を基板３
０３上に機械的に固定するというものである。あるい
は、半導体素子３１３の接続電極３１１としてＡｕバン
プを用いて、このＡｕバンプを直接に接続パッド３０１
に押し当てて接続するというものである。
【００１１】この接続方法では、半導体素子３１３の接
続電極３１１と基板３０３の接続パッド３０１との電気
的接続は導電樹脂ボール５０１（またはＡｕバンプ）で
行ない、半導体素子３１３と基板３０３との機械的な固
着は絶縁性樹脂からなる接着剤５０３で行なって、この
接着剤５０３の圧縮応力と導電樹脂ボール５０１（また
はＡｕバンプ）の復元力および圧着力との合力により電
気的接続を確実に行なうようにしている。
続電極３１１と基板３０３の接続パッド３０１との電気
的接続は導電樹脂ボール５０１（またはＡｕバンプ）で
行ない、半導体素子３１３と基板３０３との機械的な固
着は絶縁性樹脂からなる接着剤５０３で行なって、この
接着剤５０３の圧縮応力と導電樹脂ボール５０１（また
はＡｕバンプ）の復元力および圧着力との合力により電
気的接続を確実に行なうようにしている。
【００１２】しかしながら、このような接続方法の場合
では、前記の導電樹脂ボール５０１（あるいはＡｕバン
プ）を基板３０３上の接続パッド３０１あるいは半導体
素子３１３の接続電極３１１上に配置するためには、精
密なアライメント（位置合わせ）を行なわなければなら
ないが、近年ますます高密度、微細化の進む実装技術に
あっては、そのような精密なアライメントの工程は、ま
すます困難で煩雑なものとなってきており、接続工程の
歩留りが低下するという問題がある。
では、前記の導電樹脂ボール５０１（あるいはＡｕバン
プ）を基板３０３上の接続パッド３０１あるいは半導体
素子３１３の接続電極３１１上に配置するためには、精
密なアライメント（位置合わせ）を行なわなければなら
ないが、近年ますます高密度、微細化の進む実装技術に
あっては、そのような精密なアライメントの工程は、ま
すます困難で煩雑なものとなってきており、接続工程の
歩留りが低下するという問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のフ
ェイスダウンボンディング方式による半導体素子の接続
方法においては、バンプ間または接続パッド間の絶縁不
良によるショートの問題や、接続部材としての導電樹脂
ボール、あるいはＡｕバンプを配置するための精密なア
ライメントを行なう煩雑な工程の付加による歩留まりの
低下などの問題があった。
ェイスダウンボンディング方式による半導体素子の接続
方法においては、バンプ間または接続パッド間の絶縁不
良によるショートの問題や、接続部材としての導電樹脂
ボール、あるいはＡｕバンプを配置するための精密なア
ライメントを行なう煩雑な工程の付加による歩留まりの
低下などの問題があった。
【００１４】本発明はこのような問題を解決するために
成されたもので、その目的は、フェイスダウンボンディ
ング方式による半導体素子の接続方法において、バンプ
間の絶縁不良によるショートの問題や、接続部材として
の導電樹脂ボール、あるいはＡｕバンプを配置するため
の精密なアライメントを行なう煩雑な工程の付加による
歩留まりの低下などの問題を解消して、歩留りが高くか
つ信頼性の高い半導体素子の接続方法を提供することに
ある。
成されたもので、その目的は、フェイスダウンボンディ
ング方式による半導体素子の接続方法において、バンプ
間の絶縁不良によるショートの問題や、接続部材として
の導電樹脂ボール、あるいはＡｕバンプを配置するため
の精密なアライメントを行なう煩雑な工程の付加による
歩留まりの低下などの問題を解消して、歩留りが高くか
つ信頼性の高い半導体素子の接続方法を提供することに
ある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子の接
続方法は、平面上に複数の導電粒子を散布し、接続電極
上に金属バンプが設けられた半導体素子を前記平面に対
して平行に押圧して前記金属バンプに前記導電粒子を付
着させ、前記半導体素子の金属バンプに付着した前記導
電粒子を配線基板の接続パッドに圧接して、前記金属バ
ンプと前記接続パッドとを前記導電粒子を介して電気的
に接続し、前記半導体素子と前記配線基板との間隙に絶
縁性接着剤を介挿して前記半導体素子と前記配線基板と
を固着させることを特徴としている。
続方法は、平面上に複数の導電粒子を散布し、接続電極
上に金属バンプが設けられた半導体素子を前記平面に対
して平行に押圧して前記金属バンプに前記導電粒子を付
着させ、前記半導体素子の金属バンプに付着した前記導
電粒子を配線基板の接続パッドに圧接して、前記金属バ
ンプと前記接続パッドとを前記導電粒子を介して電気的
に接続し、前記半導体素子と前記配線基板との間隙に絶
縁性接着剤を介挿して前記半導体素子と前記配線基板と
を固着させることを特徴としている。
【００１６】なお、前記の導電粒子は、半導体素子の隣
り合う金属バンプ間の間隙よりも小さな直径でかつ適度
な大きさを有するように設定されていることが望まし
く、その直径は複数の導電粒子でばらつきが少ないこと
が望ましい。また、その導電粒子の材質としては、導電
性を有するものであればよい。例えばＮｉ（ニッケル）
のような金属の球でもよく、あるいは合成樹脂の表面に
金属被膜をコーティングした導電樹脂ボールでもよい。
り合う金属バンプ間の間隙よりも小さな直径でかつ適度
な大きさを有するように設定されていることが望まし
く、その直径は複数の導電粒子でばらつきが少ないこと
が望ましい。また、その導電粒子の材質としては、導電
性を有するものであればよい。例えばＮｉ（ニッケル）
のような金属の球でもよく、あるいは合成樹脂の表面に
金属被膜をコーティングした導電樹脂ボールでもよい。
【００１７】また、この導電粒子を平面上に散布する際
には、その平面的な分布密度はできるだけ均一であるこ
とが望ましい。
には、その平面的な分布密度はできるだけ均一であるこ
とが望ましい。
【００１８】また、金属バンプに導電粒子を付着させる
際には、金属バンプに導電粒子が破壊しない程度に押し
込まれるような形で一旦定着するようにしてもよく、あ
るいは金属バンプに導電粒子を付着させた直後に、導電
粒子が団塊状態にならない程度の適度な粘性を有する接
着剤などを用いて導電粒子を金属バンプに一旦定着させ
ておくようにしてもよい。
際には、金属バンプに導電粒子が破壊しない程度に押し
込まれるような形で一旦定着するようにしてもよく、あ
るいは金属バンプに導電粒子を付着させた直後に、導電
粒子が団塊状態にならない程度の適度な粘性を有する接
着剤などを用いて導電粒子を金属バンプに一旦定着させ
ておくようにしてもよい。
【００１９】また、導電粒子を介して半導体素子の金属
バンプと配線基板の接続パッドとを押圧する際には、熱
を加えつつ半導体素子を配線基板に押圧して、これらを
導電粒子を介してやや溶かすような形で接合してもよ
い。
バンプと配線基板の接続パッドとを押圧する際には、熱
を加えつつ半導体素子を配線基板に押圧して、これらを
導電粒子を介してやや溶かすような形で接合してもよ
い。
【００２０】また、半導体素子と配線基板との間隙に介
挿する接着剤は、半導体素子を配線基板に押圧する前に
あらかじめ配線基板上に配置しておいてもよく、あるい
はその押圧後に間隙部分に注入してもよい。
挿する接着剤は、半導体素子を配線基板に押圧する前に
あらかじめ配線基板上に配置しておいてもよく、あるい
はその押圧後に間隙部分に注入してもよい。
【００２１】
【作用】本発明の接続方法によれば、半導体素子のバン
プ上にのみ導電粒子が配置され、隣り合うバンプ間には
導電粒子が配置されないため、隣り合うバンプ間などで
の良好な電気的絶縁性が得られる。
プ上にのみ導電粒子が配置され、隣り合うバンプ間には
導電粒子が配置されないため、隣り合うバンプ間などで
の良好な電気的絶縁性が得られる。
【００２２】しかも、そのバンプが凸状になっているこ
とを利用してこのバンプ上だけに導電粒子を押し付ける
ようにして付着させるので、バンプや基板上の接続パッ
ド上への煩雑なアライメント作業を行なわずして導電粒
子を配置できる。これにより、導電粒子の配置工程が極
めて簡易なものとなり、高歩留りを実現できる。
とを利用してこのバンプ上だけに導電粒子を押し付ける
ようにして付着させるので、バンプや基板上の接続パッ
ド上への煩雑なアライメント作業を行なわずして導電粒
子を配置できる。これにより、導電粒子の配置工程が極
めて簡易なものとなり、高歩留りを実現できる。
【００２３】また、異方性導電接着剤を使用した接続に
比べてバンプ上の導電に寄与する導電粒子数を多く取る
ことができるため、接続抵抗を低くすることができ、接
続の信頼性が向上する。
比べてバンプ上の導電に寄与する導電粒子数を多く取る
ことができるため、接続抵抗を低くすることができ、接
続の信頼性が向上する。
【００２４】その結果、半導体素子の信頼性の高い接続
を、高歩留りで実現することができる。
を、高歩留りで実現することができる。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の半導体素子の接続方法の一実
施例を、図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係る
接続方法の説明のためにこの実施例で用いた半導体素子
および配線基板は、液晶表示装置に用いられるものとし
た。
施例を、図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係る
接続方法の説明のためにこの実施例で用いた半導体素子
および配線基板は、液晶表示装置に用いられるものとし
た。
【００２６】図１に示すように、液晶表示装置に用いら
れるようなガラス基板１上に、所定の箇所に接続パッド
３が形成されている。この接続パッド３は、例えば表面
層がＡｌ（アルミ）またはＡｌを主体とする金属膜ある
いは金属多層膜からなる接続電極パターンであり、本実
施例ではＣｒ膜、Ａｌ膜が下層からこの順に形成されて
いる。このＣｒ膜、Ａｌ膜の膜厚は、それぞれ70ｎｍ、
400ｎｍに設定されている。以下、このＣｒ膜、Ａｌ膜
からなる金属多層膜をＣｒ／Ａｌ膜と略称する。配線基
板４は、このように構成されている。
れるようなガラス基板１上に、所定の箇所に接続パッド
３が形成されている。この接続パッド３は、例えば表面
層がＡｌ（アルミ）またはＡｌを主体とする金属膜ある
いは金属多層膜からなる接続電極パターンであり、本実
施例ではＣｒ膜、Ａｌ膜が下層からこの順に形成されて
いる。このＣｒ膜、Ａｌ膜の膜厚は、それぞれ70ｎｍ、
400ｎｍに設定されている。以下、このＣｒ膜、Ａｌ膜
からなる金属多層膜をＣｒ／Ａｌ膜と略称する。配線基
板４は、このように構成されている。
【００２７】一方、半導体素子１１である出力数 120の
液晶駆動用ＩＣは、およそ 5ｍｍ×9ｍｍの外形寸法を
有する。Ａｌからなる接続電極５とパッシベーション膜
７が形成され、接続電極５上には、図示は省略するが、
例えばＴｉ、Ｎｉ、Ａｕがこの順序で構成されたバリア
メタル層が形成されている。このバリアメタル層を介し
て接続電極５の上に例えばＡｕからなる金属バンプ９が
めっき法などによって形成されている。その金属バンプ
９は、高さ約23μｍ、大きさ約 100μｍ平方である。ま
たその接続ピッチは 140μｍである。そして液晶駆動用
ＩＣである半導体素子１１の金属バンプ９以外の表面
は、窒化シリコンなどからなる前述のパッシベーション
膜７によって保護されている。半導体素子１１は、この
ように構成されている。
液晶駆動用ＩＣは、およそ 5ｍｍ×9ｍｍの外形寸法を
有する。Ａｌからなる接続電極５とパッシベーション膜
７が形成され、接続電極５上には、図示は省略するが、
例えばＴｉ、Ｎｉ、Ａｕがこの順序で構成されたバリア
メタル層が形成されている。このバリアメタル層を介し
て接続電極５の上に例えばＡｕからなる金属バンプ９が
めっき法などによって形成されている。その金属バンプ
９は、高さ約23μｍ、大きさ約 100μｍ平方である。ま
たその接続ピッチは 140μｍである。そして液晶駆動用
ＩＣである半導体素子１１の金属バンプ９以外の表面
は、窒化シリコンなどからなる前述のパッシベーション
膜７によって保護されている。半導体素子１１は、この
ように構成されている。
【００２８】次に、本発明に係る導電粒子を半導体素子
に付着させる工程について、図２を参照して説明する。
に付着させる工程について、図２を参照して説明する。
【００２９】まず、図２（ａ）に示すように、平坦なガ
ラスのような平面治具１５上に、導電粒子１７を平面的
に密度が均一となるように散布する。具体的には、一
旦、導電粒子１７を平面治具１５上にばらまき、スキー
ジ１９を用いて平面治具１５上にほぼ均一な厚さで均一
な平面的密度になるように拡げて分散させ、導電粒子層
２１を形成する。この状態を図２（ｂ）に示す。
ラスのような平面治具１５上に、導電粒子１７を平面的
に密度が均一となるように散布する。具体的には、一
旦、導電粒子１７を平面治具１５上にばらまき、スキー
ジ１９を用いて平面治具１５上にほぼ均一な厚さで均一
な平面的密度になるように拡げて分散させ、導電粒子層
２１を形成する。この状態を図２（ｂ）に示す。
【００３０】この導電粒子層２１の厚さは、半導体素子
１１の金属バンプ９の高さ以下でありかつ隣り合う金属
バンプ９の間隙以下とする。
１１の金属バンプ９の高さ以下でありかつ隣り合う金属
バンプ９の間隙以下とする。
【００３１】この導電粒子１７としては、例えばＮｉ
（ニッケル）からなる粒子を用いる。この導電粒子１７
の形状は、完全な球形でなくてもよく、また球形の他に
も、例えばイガグリ状であってもよい。
（ニッケル）からなる粒子を用いる。この導電粒子１７
の形状は、完全な球形でなくてもよく、また球形の他に
も、例えばイガグリ状であってもよい。
【００３２】次に、接続電極５上に金属バンプ９を設け
た半導体素子１１を、導電粒子層２１を形成した平面治
具１５上に対して平行に、例えば加圧治具２３を用いて
押圧して、室温で約 9ｋｇの荷重を 5秒間印加して、図
２（ｃ）に示すように導電粒子１７を金属バンプ９上に
ある程度押し込んで、部分的に埋没するような形に付着
させる。そして図２（ｄ）に示すように、半導体素子１
１を平面治具１５から引き離す。
た半導体素子１１を、導電粒子層２１を形成した平面治
具１５上に対して平行に、例えば加圧治具２３を用いて
押圧して、室温で約 9ｋｇの荷重を 5秒間印加して、図
２（ｃ）に示すように導電粒子１７を金属バンプ９上に
ある程度押し込んで、部分的に埋没するような形に付着
させる。そして図２（ｄ）に示すように、半導体素子１
１を平面治具１５から引き離す。
【００３３】導電粒子１７を平面治具１５上へ拡げる方
法としては、前述のような簡便な方法でもよいが、導電
粒子層２１をできるだけ均一の高さに拡げれば導電粒子
１７が金属バンプ９以外に付着させることなく金属バン
プ９上のみに付着させやすくなり、隣り合う金属バンプ
９間でのショートの発生などを避けることができ、接続
工程での歩留りが向上する。
法としては、前述のような簡便な方法でもよいが、導電
粒子層２１をできるだけ均一の高さに拡げれば導電粒子
１７が金属バンプ９以外に付着させることなく金属バン
プ９上のみに付着させやすくなり、隣り合う金属バンプ
９間でのショートの発生などを避けることができ、接続
工程での歩留りが向上する。
【００３４】そのように導電粒子１７を平面治具１５上
に均一な厚さで均一な平面的密度に拡げる方法として
は、例えばアセトンなどの有機溶剤のような揮発性の高
い液体を用いて、その粘性を導電粒子が団塊状にならな
いように調節し、この液体中に導電粒子１７を分散させ
て平面治具１５上に塗布する方法などを用いることがで
きる。
に均一な厚さで均一な平面的密度に拡げる方法として
は、例えばアセトンなどの有機溶剤のような揮発性の高
い液体を用いて、その粘性を導電粒子が団塊状にならな
いように調節し、この液体中に導電粒子１７を分散させ
て平面治具１５上に塗布する方法などを用いることがで
きる。
【００３５】また、例えば平面治具１５上に導電粒子１
７を一旦散乱させ、これに超音波を印加してその導電粒
子層２１の高さをならすようにすることもできる。この
場合、平面治具１５上に、導電粒子１７の径に近い大き
さの微細な凹凸のついた治具を用いると、さらに効果的
である。
７を一旦散乱させ、これに超音波を印加してその導電粒
子層２１の高さをならすようにすることもできる。この
場合、平面治具１５上に、導電粒子１７の径に近い大き
さの微細な凹凸のついた治具を用いると、さらに効果的
である。
【００３６】以上の方法は、導電粒子１７が平面治具１
５上に固定されていないため、半導体素子１１を平面治
具１５に押圧して半導体素子１１の金属バンプ９上に導
電粒子１７を付着させる際に導電粒子１７が飛散しやす
い。
５上に固定されていないため、半導体素子１１を平面治
具１５に押圧して半導体素子１１の金属バンプ９上に導
電粒子１７を付着させる際に導電粒子１７が飛散しやす
い。
【００３７】そこで、揮発性の高い液体、例えばポリビ
ニルアルコール等の溶剤、あるいはこの付着工程の後工
程である熱圧着による接続工程時の熱で揮発しやすいよ
うな膜、例えばポリビニルアルコール等の膜を用いて、
導電粒子１７をコーティングして、その膜の弱い力で導
電粒子１７を平面治具１５上に一旦定着させておくこと
も有効である。
ニルアルコール等の溶剤、あるいはこの付着工程の後工
程である熱圧着による接続工程時の熱で揮発しやすいよ
うな膜、例えばポリビニルアルコール等の膜を用いて、
導電粒子１７をコーティングして、その膜の弱い力で導
電粒子１７を平面治具１５上に一旦定着させておくこと
も有効である。
【００３８】さて次に、半導体素子１１を配線基板４上
にフェイスダウンボンディング方式で実装し、配線基板
４上のＣｒ／Ａｌ膜からなる接続パッド３に半導体素子
１１である液晶駆動用ＩＣの金属バンプ９を電気的に接
続する工程を、主に図１を参照して説明する。
にフェイスダウンボンディング方式で実装し、配線基板
４上のＣｒ／Ａｌ膜からなる接続パッド３に半導体素子
１１である液晶駆動用ＩＣの金属バンプ９を電気的に接
続する工程を、主に図１を参照して説明する。
【００３９】本実施例では、絶縁性接着剤として絶縁性
接着シート１３を用いた。この絶縁性接着シート１３
は、粘着性があり、しかも半導体素子１１の金属バンプ
９が加熱押圧されたときに溶融し、押圧された金属バン
プ９の部分の樹脂が流れ出すような材質からなるもので
ある。これを配線基板４上の、外寸が半導体素子１１よ
りやや大きな領域に貼設する。これを図１（ａ），
（ｂ）に示す。
接着シート１３を用いた。この絶縁性接着シート１３
は、粘着性があり、しかも半導体素子１１の金属バンプ
９が加熱押圧されたときに溶融し、押圧された金属バン
プ９の部分の樹脂が流れ出すような材質からなるもので
ある。これを配線基板４上の、外寸が半導体素子１１よ
りやや大きな領域に貼設する。これを図１（ａ），
（ｂ）に示す。
【００４０】次に、自動ボンディング装置で接続パッド
３と金属バンプ９との位置合わせを行ない、図１（ｃ）
に示すように、ボンディングツール２３で半導体素子１
１の裏面側から温度約 190℃に加熱しながら約 9ｋｇの
圧力をかけて約30秒間保持する。
３と金属バンプ９との位置合わせを行ない、図１（ｃ）
に示すように、ボンディングツール２３で半導体素子１
１の裏面側から温度約 190℃に加熱しながら約 9ｋｇの
圧力をかけて約30秒間保持する。
【００４１】このとき、配線基板４を含む液晶表示素子
全体は、約60℃に加熱したステージ（いずれも図示省
略）上に載せてある。
全体は、約60℃に加熱したステージ（いずれも図示省
略）上に載せてある。
【００４２】続いてボンディングツール２３を半導体素
子１１から離せば、図１（ｄ）に示すように金属バンプ
９と接続パッド３とが導電粒子１７を介して接続され
る。
子１１から離せば、図１（ｄ）に示すように金属バンプ
９と接続パッド３とが導電粒子１７を介して接続され
る。
【００４３】このようにして半導体素子１１は配線基板
４上に固着されて実装され、その金属バンプ９と接続パ
ッド３とが導電粒子１７を介して接続される。
４上に固着されて実装され、その金属バンプ９と接続パ
ッド３とが導電粒子１７を介して接続される。
【００４４】本実施例で用いた絶縁性接着シート１３
は、エポキシ系の熱硬化性樹脂であり、接続時に 190℃
に加熱して約30秒間保持することにより硬化が進み、液
晶駆動用ＩＣである半導体素子１１の表面保護層として
のパッシベーション膜７、配線基板４に強固に接着す
る。このように液晶駆動用ＩＣである半導体素子１１全
体が配線基板４上に強固に機械的に固着されるので、そ
の後にポッティングなどにより固着を補強することなど
も不要となる。
は、エポキシ系の熱硬化性樹脂であり、接続時に 190℃
に加熱して約30秒間保持することにより硬化が進み、液
晶駆動用ＩＣである半導体素子１１の表面保護層として
のパッシベーション膜７、配線基板４に強固に接着す
る。このように液晶駆動用ＩＣである半導体素子１１全
体が配線基板４上に強固に機械的に固着されるので、そ
の後にポッティングなどにより固着を補強することなど
も不要となる。
【００４５】このようにして接続された液晶表示装置の
液晶駆動用ＩＣである半導体素子１１の接続部分の接触
抵抗を実測して評価したところ、接続箇所 182か所に対
して、イニシャル値が平均 0.1Ω、最大値が 0.2Ωであ
り、オープンおよびショートは一か所も発生していない
という結果が確認された。
液晶駆動用ＩＣである半導体素子１１の接続部分の接触
抵抗を実測して評価したところ、接続箇所 182か所に対
して、イニシャル値が平均 0.1Ω、最大値が 0.2Ωであ
り、オープンおよびショートは一か所も発生していない
という結果が確認された。
【００４６】さらに、−30℃（30分間）／85℃（30分
間）を 500サイクル繰り返す熱衝撃試験と、65℃・ＲＨ
95％（相対湿度）で1000時間の高温高湿保存試験と、85
℃で1000時間の高温保存試験と、−10℃から65℃でＲＨ
95％の 5サイクルの温湿度サイクル試験と、動作試験
と、振動試験および衝撃試験等の機械的耐久性試験など
の各種信頼性の試験をこの液晶表示装置に行なって、そ
の耐久信頼性を評価したところ、接続箇所のオープンお
よびショートなどの発生が皆無であるという結果を得
た。
間）を 500サイクル繰り返す熱衝撃試験と、65℃・ＲＨ
95％（相対湿度）で1000時間の高温高湿保存試験と、85
℃で1000時間の高温保存試験と、−10℃から65℃でＲＨ
95％の 5サイクルの温湿度サイクル試験と、動作試験
と、振動試験および衝撃試験等の機械的耐久性試験など
の各種信頼性の試験をこの液晶表示装置に行なって、そ
の耐久信頼性を評価したところ、接続箇所のオープンお
よびショートなどの発生が皆無であるという結果を得
た。
【００４７】このように、本発明の接続方法によれば、
半導体素子１１の金属バンプ９上にのみ導電粒子１７が
配置され、隣り合う金属バンプ９どうしの間隙には導電
粒子１７が配置されないため、隣り合う金属バンプ９間
などでの良好な電気的絶縁性を得ることができる。
半導体素子１１の金属バンプ９上にのみ導電粒子１７が
配置され、隣り合う金属バンプ９どうしの間隙には導電
粒子１７が配置されないため、隣り合う金属バンプ９間
などでの良好な電気的絶縁性を得ることができる。
【００４８】しかも、その金属バンプ９上または配線基
板４の接続パッド３上に、煩雑なアライメント作業を行
なわずして導電粒子１７を配置できるので、その配置工
程が極めて簡易で、高歩留りを実現できる。
板４の接続パッド３上に、煩雑なアライメント作業を行
なわずして導電粒子１７を配置できるので、その配置工
程が極めて簡易で、高歩留りを実現できる。
【００４９】また、異方性導電接着剤を使用した接続に
比べて、金属バンプ９上の導電に寄与する導電粒子１７
の数を多く取ることができるため、その接続抵抗を低く
することができ、接続の信頼性が向上する。
比べて、金属バンプ９上の導電に寄与する導電粒子１７
の数を多く取ることができるため、その接続抵抗を低く
することができ、接続の信頼性が向上する。
【００５０】その結果、半導体素子の信頼性の高い接続
を、高歩留りで実現することができる。
を、高歩留りで実現することができる。
【００５１】なお、導電粒子１７は、半導体素子１１の
隣り合う金属バンプ９間の間隙および金属バンプ９の厚
さよりも小さな直径でかつ適度な大きさを有するように
設定されていることが望ましく、またその直径は複数の
導電粒子でばらつきが少ないことが望ましい。本実施例
では、半導体素子１１の隣り合う金属バンプ９の幅が10
0μｍ、そのピッチが 140μｍで、その間隙は40μｍで
ある。またこの金属バンプ９の厚さは23μｍである。そ
して導電粒子１７の直径を 2〜 6μｍとした。このよう
な組み合わせによって効果的な接続が実現されること
は、上述の通りである。
隣り合う金属バンプ９間の間隙および金属バンプ９の厚
さよりも小さな直径でかつ適度な大きさを有するように
設定されていることが望ましく、またその直径は複数の
導電粒子でばらつきが少ないことが望ましい。本実施例
では、半導体素子１１の隣り合う金属バンプ９の幅が10
0μｍ、そのピッチが 140μｍで、その間隙は40μｍで
ある。またこの金属バンプ９の厚さは23μｍである。そ
して導電粒子１７の直径を 2〜 6μｍとした。このよう
な組み合わせによって効果的な接続が実現されること
は、上述の通りである。
【００５２】また、導電粒子１７の材質としては、導電
性を有するものであればよい。例えば本実施例のような
Ｎｉ（ニッケル）のような金属からなるものでもよく、
あるいは合成樹脂の表面に金属膜をコーティングした導
電樹脂ボールでもよい。
性を有するものであればよい。例えば本実施例のような
Ｎｉ（ニッケル）のような金属からなるものでもよく、
あるいは合成樹脂の表面に金属膜をコーティングした導
電樹脂ボールでもよい。
【００５３】また、半導体素子１１と配線基板４との間
隙に介挿する絶縁性接着シート１３は、半導体素子１１
を配線基板４に押圧する前にあらかじめ配線基板４上に
配置しておいてもよく、あるいはその押圧後にその間隙
部分に注入してもよい。
隙に介挿する絶縁性接着シート１３は、半導体素子１１
を配線基板４に押圧する前にあらかじめ配線基板４上に
配置しておいてもよく、あるいはその押圧後にその間隙
部分に注入してもよい。
【００５４】また、本実施例では、液晶駆動用ＩＣとし
ての半導体素子１１の金属バンプ９がＡｕの場合を例に
とり詳述したが、この金属バンプ９としては、この他に
も導電粒子１７がよく食い込むような材質からなる金属
バンプ、例えばＰｂ−Ｓｎ系、Ｐｂ−Ｉｎ系などのハン
ダバンプであってもよい。
ての半導体素子１１の金属バンプ９がＡｕの場合を例に
とり詳述したが、この金属バンプ９としては、この他に
も導電粒子１７がよく食い込むような材質からなる金属
バンプ、例えばＰｂ−Ｓｎ系、Ｐｂ−Ｉｎ系などのハン
ダバンプであってもよい。
【００５５】また、半導体素子１１の接続電極５上にバ
リアメタルを形成し、メッキ法で形成された金属バンプ
付き半導体素子について詳述したが、このバリアメタル
の構成は、例えばＰｔ／Ｔｉ膜であってもよい。さら
に、メッキ法以外にも、例えばディップ法やボールボン
ディング法により形成されたバンプを用いる場合にも本
発明の接続方法を適用することができる。
リアメタルを形成し、メッキ法で形成された金属バンプ
付き半導体素子について詳述したが、このバリアメタル
の構成は、例えばＰｔ／Ｔｉ膜であってもよい。さら
に、メッキ法以外にも、例えばディップ法やボールボン
ディング法により形成されたバンプを用いる場合にも本
発明の接続方法を適用することができる。
【００５６】また、本実施例においてはガラス基板１上
に形成された接続パッド３がＣｒ／Ａｌ膜からなる場合
を例にとって説明したが、接続パッド３が金属または金
属多層膜でその表面層の材料がＡｌ，Ａｌ合金である場
合以外にも、例えばＡｌ、Ａｌ合金の上にその他の薄い
金属が形成されている場合などでも、この発明が適用で
きる。このような例としては、ガラス基板１上にＭｏ、
Ａｌ、Ｍｏがこの順に形成された接続パッド３（それぞ
れの膜厚は、例えば70ｎｍ、 400ｎｍ、 500ｎｍなど）
を用いた場合にも適用できる。
に形成された接続パッド３がＣｒ／Ａｌ膜からなる場合
を例にとって説明したが、接続パッド３が金属または金
属多層膜でその表面層の材料がＡｌ，Ａｌ合金である場
合以外にも、例えばＡｌ、Ａｌ合金の上にその他の薄い
金属が形成されている場合などでも、この発明が適用で
きる。このような例としては、ガラス基板１上にＭｏ、
Ａｌ、Ｍｏがこの順に形成された接続パッド３（それぞ
れの膜厚は、例えば70ｎｍ、 400ｎｍ、 500ｎｍなど）
を用いた場合にも適用できる。
【００５７】また、上記各実施例では、液晶表示装置を
例にとり説明したが、本発明の接続方法は液晶表示装置
の半導体素子への適用のみには限定しない。基板上にフ
ェイスダウンで実装されるような半導体素子の全てに適
用することができる。
例にとり説明したが、本発明の接続方法は液晶表示装置
の半導体素子への適用のみには限定しない。基板上にフ
ェイスダウンで実装されるような半導体素子の全てに適
用することができる。
【００５８】また、本発明の接続方法をその液晶駆動用
ＩＣに用いた液晶表示装置などでは、その液晶駆動用Ｉ
Ｃの接続は信頼性が十分に高いので、その裏面もしくは
側面から樹脂で覆って封止せずともよいが、さらにその
ように封止樹脂で覆ってもよいことはいうまでもない。
ＩＣに用いた液晶表示装置などでは、その液晶駆動用Ｉ
Ｃの接続は信頼性が十分に高いので、その裏面もしくは
側面から樹脂で覆って封止せずともよいが、さらにその
ように封止樹脂で覆ってもよいことはいうまでもない。
【００５９】
【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明の接続方法は、フェイスダウン方式による半導体素
子の接続方法において、バンプ間の絶縁不良によるショ
ートの問題や、接続部材としての導電樹脂ボール、ある
いはＡｕバンプを配置するための精密なアライメントを
行なう煩雑な工程の付加による歩留まりの低下などの問
題を解消して、歩留りが高くかつ信頼性の高い半導体素
子の接続を実現することができる。
発明の接続方法は、フェイスダウン方式による半導体素
子の接続方法において、バンプ間の絶縁不良によるショ
ートの問題や、接続部材としての導電樹脂ボール、ある
いはＡｕバンプを配置するための精密なアライメントを
行なう煩雑な工程の付加による歩留まりの低下などの問
題を解消して、歩留りが高くかつ信頼性の高い半導体素
子の接続を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体素子の接続プロセスを示す
図。
図。
【図２】実施例に係る導電粒子を、半導体素子の金属バ
ンプ上に付着させるプロセスを示す図。
ンプ上に付着させるプロセスを示す図。
【図３】異方性導電接着剤を用いた従来の半導体素子の
接続技術の一例を示す図。
接続技術の一例を示す図。
【図４】異方性導電接着剤を用いた従来の半導体素子の
接続プロセスの一例を示す図。
接続プロセスの一例を示す図。
【図５】導電樹脂ボールを用いた従来の半導体素子の接
続技術の一例を示す図。
続技術の一例を示す図。
１…ガラス基板、３…接続パッド、４…配線基板、５…
接続電極、７…パッシベーション膜、９…金属バンプ、
１１…半導体素子、１３…絶縁性接着シート、１５…平
面治具、１７…導電粒子、１９…スキージ、２１…導電
粒子層、２３…加圧治具
接続電極、７…パッシベーション膜、９…金属バンプ、
１１…半導体素子、１３…絶縁性接着シート、１５…平
面治具、１７…導電粒子、１９…スキージ、２１…導電
粒子層、２３…加圧治具
Claims (1)
- 【請求項１】 平面上に複数の導電粒子を散布し、 接続電極上に金属バンプが設けられた半導体素子を前記
平面に対して平行に押圧して前記金属バンプに前記導電
粒子を付着させ、 前記半導体素子の金属バンプに付着した前記導電粒子を
配線基板の接続パッドに圧接して、前記金属バンプと前
記接続パッドとを前記導電粒子を介して電気的に接続
し、 前記半導体素子と前記配線基板との間隙に絶縁性接着剤
を介挿して前記半導体素子と前記配線基板とを固着させ
ることを特徴とする半導体素子の接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21912492A JPH0669278A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 半導体素子の接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21912492A JPH0669278A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 半導体素子の接続方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669278A true JPH0669278A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16730619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21912492A Withdrawn JPH0669278A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 半導体素子の接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669278A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997047031A1 (en) * | 1996-06-07 | 1997-12-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for mounting semiconductor chip |
| WO1999010928A1 (fr) * | 1997-08-21 | 1999-03-04 | Citizen Watch Co., Ltd. | Dispositif semi-conducteur et procede de fabrication correspondant |
| US6189208B1 (en) | 1998-09-11 | 2001-02-20 | Polymer Flip Chip Corp. | Flip chip mounting technique |
| US6219911B1 (en) | 1998-03-23 | 2001-04-24 | Polymer Flip Chip Corp. | Flip chip mounting technique |
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