JPH0740496B2 - 電極上への導電性粒子の配置方法 - Google Patents

電極上への導電性粒子の配置方法

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JPH0740496B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば半導体集積回路基板、プリント基
板、ガラス基板、フレキシブル基板、あるいはセラミッ
ク基板などの回路基板の電極を相互に圧接によって電気
的に接続するために好適に実施される電極上への導電性
粒子の配置方法に関する。
従来の技術 従来、回路基板同士の電極を電気的に接続する方法とし
ては、通常、半田付けが行われている。半田付けによる
方法では、一方の回路基板の電極上にめっき法や印刷法
などによって半田層を形成し、この半田層を200〜250℃
程度の高温に加熱し、溶融して他方の回路基板の電極に
接続する。したがって電極材料として、予めAu、Cu、Ni
などの親半田金属を用いる必要がある。
このような半田付けという高温処理による回路基板など
への熱的な弊害や、親半田金属を用いることによるコス
ト高を回避するために、最近では、接着剤中に導電性粒
子を分散させて成る異方性導電シートを用いる傾向にあ
る。異方性導電シートは、このシートに加えられる圧力
方向に対してのみ導電性を示し、それ以外の方向に対し
ては非導電性であるという異方性を利用し、接続したい
電極や端子などの間にこの異方性導電シートを介在し、
電極間に介在したシート部分をシート厚み方向にわたっ
て加圧および加熱して両電極間の電気的接続を行う。特
に、配線材料としてITO（Indium Tin Oxide）を使用す
る液晶表示板の端子の接続には、その接続の容易性およ
び熱的条件の点から異方性導電シートが多く用いられて
いる。
発明が解決しようとする課題 上記した異方性導電シートは、樹脂中に導電性粒子を分
散させた構成である。したがって隣接端子間のピッチ幅
が微細となつた場合、シート中に存在する導電性粒子に
起因して電気的短絡が生じ、微小ピッチ幅での接続が困
難であるという問題点がある。
本発明の目的は、上記問題点を解決して、接続すべき電
極上にのみ導電性の粒子を配置することができ、したが
って電極の微細化に対応することができるとともに、接
続の信頼性を向上することができる電極上への導電性粒
子の配置方法を提供することである。
課題を解決するための手段 本発明は、電極が形成された回路基板上に、光硬化性熱
軟化性樹脂を塗布し、電極上の領域に対応した透光部を
有するマスクを介して光を照射して、電極上の前記光硬
化性熱軟化性樹脂を硬化させ、電極以外の領域の未硬化
の光硬化性熱軟化性樹脂を除去し、回路基板を加熱する
ことによって、前記光硬化性熱軟化性樹脂を軟化し、光
硬化性熱軟化性樹脂の膜層より大径の導電性の粒子を回
路基板上に散布し、光硬化性熱軟化性樹脂の層に前記粒
子を粘着させ、電極以外の領域に付着した前記粒子を除
去することを特徴とする電極上への導電性粒子の配置方
法である。
作用 本発明に従えば、電極を含む回路基板上に樹脂材料が塗
布されて樹脂層が形成される。この樹脂材料は光硬化性
熱軟化性樹脂のものが選ばれる。電極上の領域に対応し
た透光部を有するマスクを介して、この回路基板上の樹
脂層に光を照射して、電極上の領域の樹脂層を硬化し、
それ以外の領域の未硬化の樹脂を溶解除去する。次にこ
の回路基板を加熱し電極上の領域の樹脂層を軟化した状
態として、この軟化した樹脂層にその層厚より大径の導
電性粒子を散布して付着させるとともに、電極上以外に
付着した粒子は除去する。電極上の樹脂材料のみが軟化
した状態にあるので、散布された導電性粒子は容易に電
極上の樹脂層に付着し、電極上以外に付着した導電性粒
子は除去されて、導電性粒子は選択的に電極上へ配置さ
れる。
したがってこの電極上へ配置された導電性粒子を樹脂層
に埋設して保持し、突起した電極を形成することができ
る。これによって回路基板上に突起した電極を微細に形
成することができ、電極の微細化に対応して高い信頼性
で他の回路基板に接続することができる回路基板が構成
される。
また、両回路基板の少なくとも一方の回路基板に前記突
起した電極を形成して圧接する場合に、両回路基板間に
比較的低温度で硬化する接着剤を充填してこの接着剤を
硬化させれば、前記突起した電極から成る電気的な接続
部分が樹脂によって封止され、接続の信頼性がさらに向
上する。
実施例 第１図は、本発明の一実施例である半導体装置６の構成
を示す断面図である。半導体装置６は、基板１と、この
基板１上に予め形成される電極２と、接着剤層8aと、導
電性粒子５とを含む。半導体装置６の電極２としては、
通常、AlにSiを１％程度添加したAl・Siが使用されてい
る。Al・Siは、その表面にごく薄いアルミナなどの絶縁
性の酸化膜を形成し、接続時の抵抗が高くなり易い。こ
の接続抵抗を低減するために、Al・Siの電極２上にCr、
Ti、Ｗ、Cu、Ni、Au、Ag、PtおよびPdなどのうちのいず
れかの金属、あるいはこれら金属の合金を材料として、
１層もしくは２層以上の金属層を被覆するようにしても
よい。
被覆の方法としては、上記金属を半導体装置６上にスパ
ッタリング法あるいはエレクトロンビーム法などによっ
て蒸着し、その後フォトリソグラフィ法によってパター
ン形成して、電極２上に選択的に金属層を被覆する。あ
るいは、Al・Siから成る電極２上には、Niは直接無電解
めっきできないので、まずPdを電極２上に選択的に無電
解めっきし、その後、Pdに対してNiを無電解めっきによ
って置換し、電極２上にNiの金属層を被覆することもで
きる。
基板１上の電極２が形成されていない領域には、表面保
護層３が形成されている。この表面保護層３は、たとえ
ばSiN,SiO2、あるいはポリイミドなどから成る。
半導体装置６のさらに第１図上層には、接着剤層8aが形
成されている。この接着剤層8aは、後述する方法によっ
て、導電性粒子５の一端が電極２の表面に接触し、他端
が接着剤層8aから突出した状態で硬化される。接着剤層
８は、たとえばアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、
ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいはシリコーン
系樹脂などの各種合成樹脂を使用することができる。
また、導電性粒子５としては、Au、Ag、Pt、Cu、Ni、
Ｃ、In、Sn、PbおよびPdなどの金属あるいはこれらの２
種類以上の合金を使用することができる。また第１図に
示したように、高分子材料からなる弾性粒子5bの表面に
導電性材料からなる被覆層5aを形成した導電性粒子５を
用いてもよい。この場合、弾性粒子5bとしてはポリイミ
ド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂などの合成
樹脂、およびシリコーンゴム、ウレタンゴムなどの合成
ゴムが使用できる。
また被覆層5aの導電性材料としては、Au、Ag、Pt、Cu、
Ni、Ｃ、In、Sn、PbおよびPdなどの金属、あるいはこれ
らの合金を１層もしくは２層以上として使用することが
できる。２層以上で被覆層5aを形成する場合には、弾性
粒子5bへの密着性に優れるたとえばNiなどの金属層を先
に形成し、さらにそのような金属の酸化防止のために、
Auなどの金属層を被覆することが好ましい。被覆の方法
としては、スパッタリング法、エレクトロンビーム法な
どによる蒸着法、あるいは無電解めっきなどの方法を用
いることができる。
第２図は、第１図に示した半導体装置６を製造する工程
を説明する断面図である。第２図（１）に示されるよう
に、予め電極２および表面保護層３が形成されている基
板１において、この電極２および表面保護層３の表面
に、たとえばスピンコートあるいはロールコートなどの
方法によって、たとえば光硬化性樹脂を全面に塗布し、
樹脂層８を形成する。
樹脂層８としては、たとえばアクリル系やポリエステル
系の熱可塑性樹脂を基材としてそれに光硬化剤を混入す
るか、または基材に光反応性の基を付加したもの、ある
いは基材として光硬化性樹脂を用い、それに熱可塑性樹
脂を混入したものなどを用いることができる。
樹脂層８が形成された基板１に対して、第２図（２）に
示されるように、マスク９を介して紫外線20を照射す
る。マスク９には、紫外線20を遮断する遮断部9aと紫外
線20が通過可能な透孔9bとが形成されている。基板１の
電極２が形成された領域とマスク９の透孔9bとが位置合
わせされ、紫外線20が照射される。これによって電極２
が形成された領域の樹脂層8aのみが硬化され、紫外線20
の照射が行われなかった樹脂層8bは未硬化の状態に残さ
れる。
次に、このように選択的に紫外線20が照射された樹脂層
８に対して溶剤を用いて現像を行う。溶剤としては、ア
セトンやメチルエチルケトンなどのケトン類およびアル
コール類が使用される。一般に、硬化した樹脂は溶剤に
対して溶け難くなるので、現像は容易である。
すなわち、紫外線20が照射されて硬化した接着剤層8aに
おいては、紫外線20に基づく架橋反応などが生じてお
り、溶剤に対しては不溶性または難溶性である。一方、
紫外線20が照射されずに未硬化の接着剤層8bにおいて
は、前記反応は生じておらず、溶剤によって容易に溶出
し除去される。これによって電極２上にのみ接着剤層8a
を形成することができる。
次に、基板１を50〜200℃程度にまで加熱し、硬化した
接着剤層8aを熱によって再軟化させる。この状態で、第
２図（３）に示されるように、前記導電性粒子５を散布
し、電極２上の樹脂層8aに付着させる。このとき熱硬化
した樹脂層8aは粘着性を有しており、これによって導電
性粒子５を吸着する。一方、接着剤層8aが形成されてい
ない表面保護層３上などでは、導電性粒子５が単に付着
した状態である。したがって電極２以外の他の領域に静
電気力などによって付着した不要な導電性粒子５は、エ
アブローによって、またははけなどを使用して容易に除
去することができる。
上述のようにして電極２上の樹脂層8aに配置された導電
性粒子５は、導電性粒子５の一端が電極２表面に接触
し、その他端は樹脂層8aから突出するように樹脂層8aに
埋設される。あるいは、導電性粒子５が電極上に配置さ
れた半導体装置６を、他の回路基板に圧接によって接続
する際に、両回路基板に加えられた圧力によって導電性
粒子５が樹脂層8aを貫通して、その一端が電極２に接触
するようにしてもよい。また導電性粒子５を介して両回
路基板の相互に対応する電極が接続されるように加圧す
る際に、予め両回路基板間に接着剤を充填して硬化させ
るようにしてもよい。これによって電気的な接続部分が
樹脂によって封止され、接続の信頼性が向上する。
第３図は、本発明の半導体装置６が実装された液晶表示
装置10の断面図である。また第４図は第３図の切断面線
IV−IVから見た一部断面図であり、第５図は第４図の細
部を詳細に示す拡大断面図である。
第３図を参照して、表面に電極13および対向電極16がそ
れぞれ形成された一対の液晶表示板11,12は、シール樹
脂15を介して貼り合わされており、その間に液晶17が封
入されている。液晶表示装置10において、電極13は液晶
表示板11上を図面右方に延び、液晶表示装置10の表示駆
動を行うために実装されたは半導体装置６と導電性粒子
５を介して接続されている。また、半導体装置６と液晶
表示板11との接続部分は接着剤14によって封止されてい
る。
半導体装置６は、シリコンあるいはガリウムヒ素などの
基板上に拡散層（図示せず）が形成され、これによって
多数のトランジスタやダイオードなどが構成されて液晶
表示装置10の表示駆動を行う機能を有する。半導体装置
６は、前述した本発明に従って、電極２上に導電性粒子
５が樹脂層8aによって埋設して保持されている。一方、
液晶表示板11の電極13は、たとえばソーダガラスなどの
表面上にITO（Indium Tin Oxide）、あるいは接触抵抗
を低減するためにNiでめっきしたITOなどが形成されて
成り、通常厚みは50〜200nm程度である。
第６図に示されるように、半導体装置６の導電性粒子５
から成る突起電極が形成された表面と、液晶表示板11の
電極13が形成された表面とは対向され、導電性粒子５と
電極13とが位置合わせされる。位置合わせされた基板1,
11間には、接着剤14が充填され、半導体装置６は液晶表
示板11に対して導電性粒子５および接着剤14を介して矢
符19方向に、電極2,13間が第５図示の所定の間隔１と
なるまで加圧される。この加圧状態において接着剤14を
硬化させることによって、半導体装置６が液晶表示板11
に実装される。
接着剤14としては、たとえば反応硬化性、嫌気硬化性、
熱硬化性、光硬化性などの各種接着剤を使用することが
できる。特に本実施例においては、液晶表示板11が透光
性材料であるガラスから成るので、接着剤14には、高速
接合可能な光硬化性接着剤を使用することが有効であ
る。
以上説明したように、本発明に従って配置された導電性
粒子５を有する半導体装置６は、第３図の液晶表示装置
10のように、他の回路基板に圧接した状態で、予め両回
路基板間に充填された接着剤を硬化して回路基板相互を
接続し、実装することができる。
また上記実施例においては、半導体装置６上に導電性粒
子５を配置する場合について説明したけれども、半導体
装置に限定する必要はなく、他の回路基板上に導電性粒
子を配置して圧接する場合についても本発明は実施する
ことができる。
発明の効果 以上、説明したように本発明によれば、電極を含む回路
基板上に光硬化性熱軟化性の樹脂層を形成し、この樹脂
層に電極上の領域に対応した透光部を有するマスクを介
して光を照射して電極上の樹脂層を硬化し、それ以外の
領域の樹脂を溶解除去し、回路基板を加熱し樹脂層を軟
化し、導電性粒子を散布し、軟化した樹脂層にこれを粘
着させる。また電極上以外の領域には樹脂層がないの
で、この導電性粒子は簡単に除去できる。このような簡
単な方法によって回路基板の電極上に導電性粒子を配置
することができる。これによって電極の微細化に対応し
て、この導電性粒子によって突起した電極が形成された
回路基板と他の回路基板とを圧接によって接続する場合
の信頼性が向上する。したがって生産性が向上し、コス
トを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の半導体装置６の断面図、第
２図は第１図示の半導体装置６の製造工程を説明する断
面図、第３図は半導体装置６が実装された液晶表示装置
10の断面図、第４図は第３図の切断面線IV−IVから見た
断面図、第５図は第４図の一部拡大断面図、第６図は圧
接によって第４図示の接続を得るための断面図である。 １…基板、2,13,16…電極、５…導電性粒子、６…半導
体装置、８…樹脂層、10…液晶表示装置、19…加圧方
向、20…紫外線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電極が形成された回路基板上に、光硬化性
    熱軟化性樹脂を塗布し、電極上の領域に対応した透光部
    を有するマスクを介して光を照射して、電極上の前記光
    硬化性熱硬化性樹脂を硬化させ、電極以外の領域の未硬
    化の光硬化性熱軟化性樹脂を除去し、回路基板を加熱す
    ることによって、前記光硬化性熱軟化性樹脂を軟化し、
    光硬化性熱軟化性樹脂の層厚より大径の導電性の粒子を
    回路基板上に散布し、光硬化性熱軟化性樹脂の層に前記
    粒子を粘着させ、電極以外の領域に付着した前記粒子を
    除去することを特徴とする電極上への導電性粒子の配置
    方法。
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