JPH0787202B2 - 電子デバイスの相互接続方法 - Google Patents

電子デバイスの相互接続方法

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JPH0787202B2
JPH0787202B2 JP5054699A JP5469993A JPH0787202B2 JP H0787202 B2 JPH0787202 B2 JP H0787202B2 JP 5054699 A JP5054699 A JP 5054699A JP 5469993 A JP5469993 A JP 5469993A JP H0787202 B2 JPH0787202 B2 JP H0787202B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子デバイス間の電気
的な相互接続を行う方法に関し、特に、電子デバイスを
基板へボンディングするための導電接着剤を利用する方
法及びデバイスと基板との間の電気的な相互接続を行う
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】異方性導電性接着剤は、基板のボンディ
ングパッドに近接して配置された高密度ボンディングパ
ッドを有するチップを、ボンディングするための費用を
低減するのに特に有効である。例として、ボンディング
パッドの横方向の幅が約１００ミクロン程度しかなく、
基板のボンディングパッドから約１５ミクロン程度だけ
離れたボンディングパッドを接続するために用いられる
場合、作製費用を他の方法に比べて大幅に低減でき、距
離が近接しているため、接続によるインダクタンスから
生じる損失を低減できる。
【０００３】図１において、従来の集積回路チップ１１
は、複数のボンディングパッド１２、１３、１４を有
し、それらは基板１９のボンディングパッド１５、１
６、１７と永久的に接続される。基板１９は、プリント
回路からなり、フリップチップ表面マウントに従って、
集積回路１１がボンディングされる。ボンディング及び
相互接続は、絶縁性接着剤２２内の、複数の導電性球あ
るいは導電片２１によって構成される、導電性接着剤２
０によって行われる。
【０００４】絶縁性接着剤２２は、ポリマーマトリクス
であり、液体あるいは部分的に硬化した状態で基板１９
に塗布され、図示されるようにその上から集積回路１１
を押し付けて接触させる。下方向の圧力によって、導電
性接着剤２０及び、それを構成する導電片は横方向に広
がる。次に、接着剤２２を加熱して硬化し、固体化させ
て、ボンディングパッド１２、１３、１４が整合するボ
ンディングパッド１５、１６、１７と永久的に接着され
るようにする。その後、導電片は、導電片間の異方的な
導電を提供する。つまり、導電片は垂直方向の整合する
ボンディングパッド間には導電させるが、水平方向には
導電しない。
【０００５】ボンディングパッド１２及び１５のような
整合するボンディングパッド間の間隔を減少させること
によって、導電片２１によって形成される導電経路のイ
ンダクタンスを低減することが可能である。さらに、導
電密度を向上させ、集積回路を超小型化するために、ボ
ンディングパッドを小さくするためには、導電片２１を
より小さくしなくてはならない。例として、直径が１４
ミクロンの導電片の場合、１４ミクロン程度の間隔の整
合ボンディングパッドを相互接続するのに適している。
この目的のため、銀コーティングされたニッケル金属球
が、低インダクタンスで比較的高電流密度の伝導を可能
にすることが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図示されるような、導
電片２１の均一な分布は理想的なもので、実際には信頼
性高く得ることができない。導電片が不均一に分布する
場合、整合するボンディングパッドを相互接続する導電
片が無くなり、見かけ上構造が開回路となってしまう。
導電片がある領域に集中してしまうと、水平方向に導電
経路が形成され、水平方向に隣接するボンディングパッ
ド間で、見かけ上短絡が生じてしまう。
【０００７】導電片の分布がある領域で希薄になってい
ると、整合するボンディングパッドを相互接続できなく
なり、集中的に分布していると、寄生的な横方向導電経
路が形成され、構造において短絡を生じる可能性があ
る。本発明の導電性接着剤の作製方法は、これらの問題
点を克服するものである。
【０００８】従って、特に集積回路の狭領域ボンディン
グパッドと基板のボンディングパッドとを整合させるた
めの、信頼性が高く導電及びボンディングを行えるよう
な、導電性接着剤技術が、依然必要とされている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による実施例で
は、フォトリソグラフィーマスキング及びエッチングを
用いて、相互に絶縁された強磁性要素のマトリクスアレ
イを形成する。前記要素は磁化され、導電性強磁性片の
単一層が、各強磁性要素の上面に接着される。導電片層
は、軟化した接着ポリマー層と接触させ、導電片をポリ
マー内に浸透させる。接着ポリマーはその後硬化させ、
ポリマー内に導電片が含有されるようにする。硬化した
接着ポリマーは取り除かれ、相互接続される第１及び第
２の導電アレイ間に配置される、例えばそれは、チップ
のボンディングパッドと、チップの接続される基板のボ
ンディングパッドとの間に配置される。その後接着ポリ
マーを加熱して軟化し、第１及び第２の導電アレイ間で
押し合わされ、導電アレイと接着するようにし、両者を
相互接続し、その後硬化することによって一体化構造を
形成する。
【００１０】本方法は、複雑なボンディングパッドアレ
イを有する集積回路チップと、整合する基板のボンディ
ングパッドとを、ボンディング及び相互接続するために
用いることが可能である。本方法は信頼性が高く、作製
費用は、全てのボンディングパッドを通常はんだ付けに
よって相互接続するような、他の表面マウント技術に比
べて、低減することが可能である。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図２ー１３を参照しながら
説明する。図２に示されるように、基板２４の表面に強
磁性材料層２５が形成されている。この層２５上には、
フォトレジスト層となる光感受層２６及びフォトリソグ
ラフィーマスクあるいはフォトマスク２７が形成され
る。照射光はフォトマスク２７の空隙２９のみを通過
し、光感受層２６を選択的に照射する。図３に示される
ように、フォトレジストフィルムの現像によって、光の
照射されたフィルム領域を選択的にエッチングし、図２
に示された空隙２９の位置に対応して、フォトレジスト
フィルム２６内に空隙３１の構造が得られる。
【００１２】次のステップでは、フォトレジストエッチ
マスク２６をエッチングしない強磁性層エッチャントに
よって、強磁性層２５を選択的にエッチングする。従っ
て、空隙３１によって曝された部分のみがエッチングさ
れ、図４に示されるような、強磁性要素２５’構造が得
られる。要素２５’が得られた後、フォトレジスト層が
選択エッチングによって除去される。
【００１３】本発明では、強磁性要素２５’は、マトリ
クスアレイを構成するように形成され、図５に上面図の
一部を示す。後に示す理由により、各要素２５’は、異
方性導電フィルムによって相互接続されるボンディング
パッドの領域に比べて、より小さな領域となるようにす
る。例として、ボンディングパッドの大きさが、横方向
に１００ミクロン（４ミル）で各間隔が１００ミクロン
である場合には、各強磁性要素２５’は、横方向に２５
ミクロンで各間隔が２５ミクロンとなる。このような小
さな強磁性要素を作製するために、ある種のフォトリソ
グラフィーマスキング及びエッチングが必要とされる。
【００１４】図６に示されるように、強磁性要素２５’
は次に磁化される。例として、強磁性要素を永久磁石３
２と接触させることによって、図示されるような極性で
永久的に磁化される。
【００１５】図７に示されるように、強磁性要素２５’
を磁化した後、強磁性導電片３３が強磁性要素上に配置
される。磁化によって、導電球あるいは導電片は各要素
の表面上に集まる傾向にある。要素表面上の導電片層
は、単一層であることが望ましいため、導電片３３に対
して平坦な部材３５を押し付けて、強磁性要素２５’上
に集まる導電片３３の、第２あるいは第３の層を除去す
ることが好ましい。過剰な導電片は、図示されるよう
に、基板２４の表面に落下する。
【００１６】図８に示されるように、導電片３３は、基
板３７によって支持された接着剤層３６と接触させる。
導電片３３と接触させる前あるいは接触させた後、接着
剤を加熱して、軟化させるか、あるいは部分的に固化し
た状態として、基板３７から下方向に圧力を加える。そ
の結果、導電片３３は接着剤層３６内に到達し、そこに
接着する。その後、層３６を固化あるいは硬化させ、強
磁性要素２５’から取り除き、強磁性要素２５’の表面
上に配置していた導電片３３が層３６内に取り込まれ
る。接着剤層３６を除去した後、層３６内の導電片３３
のパターンは、図９に示されるようになる。パターン
は、図５に示された強磁性要素２５’のパターンに従っ
たものとなる。前述のように、導電片３３の各セットあ
るいはグループは、ボンディングパッドの大きさより小
さくなっている。
【００１７】図１０に示すように、導電片３３の埋め込
まれた接着剤層３６を基板から剥離し、ボンディングア
レイを有する基板３９上に配置される。図中には、一つ
のボンディングパッド４０のみが示されている。図１１
に示すように、硬化した接着剤層３６をボンディングパ
ッド４０上に配置した後、基板３９上のアレイに整合す
る他のボンディングパッドアレイを有する半導電集積回
路４２を、接着剤層３６と接触させ、集積回路の各ボン
ディングパッド４３が、基板３９の整合するボンディン
グパッド４０を覆うようにする。接着剤層３６の配置に
よらず、それがボンディングパッド４０及び４３の間に
挿入されている限り、ボンディングパッド間の複数の金
属片３３が、異方的な導電を与えることになる。
【００１８】図示された形状においては、最低４グルー
プあるいは最低１６の導電片が各ボンディングパッド対
間に配置されることになる。集積回路４２が、そのボン
ディングパッドが基板のボンディングパッドに重なるよ
うに配置された後、接着剤層３６を加熱して軟化し、層
が接着し、ボンディングパッド４０及び４３が基板の整
合する他のボンディングパッドと互いに結合されて、図
１に示されたような集積回路が得られるようにする。
【００１９】図３に示されるように、光感受マスク２６
を、選択エッチングの制御に用いる代わりに、選択メッ
キを制御するのに用いることが可能である。この代替方
法を図１２に示し、銅４４のような導電層が基板上４５
に配置されている。銅層上をフォトレジスト層２６’に
よって覆い、前述のようにマトリクスアレイ状に空隙が
開けられるようにパターンが形成されている。しかし、
空隙は、エッチングされる領域ではなく、強磁性要素が
配置されるべき領域を決定する。この構造を、電極４７
を有するメッキ槽４６に収容する。適切な電流及びメッ
キ槽を用いて、フォトレジスト層２６’の空隙内の強磁
性部２５Ｂを電気メッキすることが可能である。強磁性
部は、ニッケル及び鉄を８０対２０の割合とすればよ
い。その後、メッキマスク２６’を取り除き、図７に示
されるような構造が得られる。
【００２０】図６に示されるように、強磁性要素を永久
的に磁化する代わりに、強磁性要素によって、磁束を集
束させるかあるいは磁極２５Ｃを構成してもよい。つま
り、各強磁性要素２５Ｃが、永久磁石あるいは電磁石で
ある磁石４９の磁束を集束させる。図示された極性にお
いて、強磁性要素２５Ｃは、図７に示された強磁性要素
２５’と同様に作用し、それらの表面に導電性強磁性片
３３を引き付けてとどめる。
【００２１】異方性導電層に用いられる接着剤３６は、
酪酸尿素ホルムアルデヒド樹脂（固体）とフェノキシ樹
脂（固体）とを重量比１対３の割合で、ブタノールキシ
レンのような溶剤中で混合させることによって得られ
る。接着剤は、１００から２００℃に加熱することによ
って軟化させることができ、室温まで冷却すると固化す
る。接着剤を支持する、図８に示した基板３７は、接着
剤が硬化した後に簡単に剥離可能なマイラーを用いれば
よい。導電性強磁性片は、直径が公称１４ミクロンの銀
皮膜ニッケル球を用いればよく、Potters Industries社
（Parsippany, New Jersey）から市販されている。図１
１に示されるボンディングは、各ボンディングパッド４
３に、１平方インチあたり４０から５０ポンドの圧力が
加えられるように、集積回路チップ４２に対して、下方
向に圧力を印加することによって得られる。
【００２２】各整合するボンディングパッド対間の導電
を確実にするのに加えて、図９に示した導電片アレイで
は、横方向の不要な導電を確実に抑制できる、これは、
各導電片グループ間の間隔を特に広げることによって実
現できる。図示された間隔は単に説明上のものである
が、本発明は、長さ及び幅が約１４０ミクロン以下であ
るような、小さな形状のボンディングパッドを対象とす
るものである。強磁性片の直径は、約２５ミクロン以下
とし、図５に示した強磁性要素２５’の長さ及び幅は、
約７０ミクロン以下とする必要がある。このような小さ
い形状の場合、強磁性要素を形成するための実用的な唯
一の方法は、フォトリソグラフィーである。各ボンディ
ングパッド対は、最低２つ以上の導電片グループによっ
て相互接続されることが望ましく、そのため、各強磁性
要素２５’の領域は、図１１に示した各ボンディングパ
ッド４０及び４３の領域の半分以下とする必要がある。
【００２３】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
導電性接着剤フィルムの作製技術において、特に集積回
路の狭領域信頼性の高いボンディング及び相互接続を、
はんだ付けによる方法より十分に低価格で提供すること
が可能となる。尚、特許請求の範囲に記載した参照番号
は、発明の容易なる理解の為のもので、その権利解釈に
影響を与えるものではないと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による、異方性導電接着剤によってボ
ンディングされた構造の、一部断面を示す図。
【図２】本発明による、強磁性マトリクスの作製ステッ
プを示す図。
【図３】本発明による、強磁性マトリクスの作製ステッ
プを示す図。
【図４】本発明による、強磁性マトリクスの作製ステッ
プを示す図。
【図５】図４に示した強磁性マトリクスの上面を示す
図。
【図６】図４に示した強磁性要素を磁化する方法を示す
図。
【図７】図４及び図５に示した強磁性マトリクス要素上
に、導電片を分布させる方法を示す図。
【図８】図６に示した導電片を接着シート上に接着する
ために、図７に引き続いて行うステップを示す図。
【図９】図８に示した接着シート上に分布した導電片の
上面を示す図。
【図１０】導電性接着シートを基板に付着させた状態を
示す図。
【図１１】図１０に示した導電性接着シートを用いて、
集積回路を基板にボンディングした状態を示す図。
【図１２】図４に示した強磁性要素の、他の作製方法を
示す図。
【図１３】図４に示した構造の、他の実施例を示す図。
【符号の説明】
１１ 集積回路チップ １２ ボンディングパッド １３ ボンディングパッド １４ ボンディングパッド １５ ボンディングパッド １６ ボンディングパッド １７ ボンディングパッド １９ 基板 ２０ 導電性接着剤 ２１ 導電片 ２２ 絶縁性接着剤 ２４ 基板 ２５ 強磁性材料層 ２５’強磁性要素 ２５Ｂ 強磁性部 ２５Ｃ 強磁性要素 ２６ 光感受層 ２７ フォトマスク ２９ 空隙 ３１ 空隙 ３２ 永久磁石 ３３ 強磁性導電片 ３５ 平坦部材 ３６ 接着剤層 ３７ 基板 ３９ 基板 ４０ ボンディングパッド ４２ 半導体集積回路 ４３ ボンディングパッド ４４ 導電層 ４５ 基板 ４６ メッキ槽 ４７ 電極 ４９ 磁石

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ） フォトリソグラフィーマスク
    （２７）及びエッチング方法（図２、３）により、基板
    （２４）上に離間した磁性要素（２５）のマトリクスア
    レイを形成するステップ（図４、５）と、 （ｂ） 前記磁性要素（２５）を磁化するステップ（図
    ６）と、 （ｃ） 磁性導電片（３３）の層を各磁性要素（２
    ５’）上に配置するステップ（図７）と、 （ｄ） 磁性導電片（３３）と軟化した接着剤層（３
    ６）とを接触させ、導電片（３３）を接着剤層（３６）
    浸透させるステップ（図８）と、 （ｅ） 接着剤層（３６）を固化して導電片（３３）を
    その内部に取り込み接着剤板を形成するステップ（図１
    ０）と、 （ｄ） 前記ステップにより形成された接着剤板を取り
    出し、それを第１導電アレイ（４０）及び第２導電アレ
    イ（４３）間に配置し接着するステップと、 からなることを特徴とする電子デバイスの相互接続方法
  2. 【請求項２】 前記（ａ）ステップにおいて、平坦な部
    材（３５）を、磁性導電片（３３）の上面に向けて押し
    付け、磁性導電片（３３）の単一層のみが表面に形成さ
    れるようにすることを特徴とする請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 各磁性要素（２５）の長さ及び幅が、７
    ５ミクロン以下であることを特徴とする請求項１に記載
    の方法。
  4. 【請求項４】 各強磁性導電片（３３）が、２５ミクロ
    ン以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 （ｄ）ステップで使用される接着剤が、
    厚さが約２５ミクロン以下のポリマーであることを特徴
    とする請求項１に記載の相互接続方法。
  6. 【請求項６】 前記（ａ）ステップにおいて、 基板（２４）上に磁性層（２５）を形成するステップ
    と、 前記磁性層（２５）上に光感受層（２６）を形成するス
    テップと、 前記光感受層に選択的に光を照射するステップと、 前記光感受層を選択的にエッチングしてマスク（２９）
    を形成するステップと、 前記マスク（２９）を用いて、強磁性層（２５）を選択
    的にエッチングするステップとを有することを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
JP5054699A 1992-02-20 1993-02-22 電子デバイスの相互接続方法 Expired - Fee Related JPH0787202B2 (ja)

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JPH0697226A JPH0697226A (ja) 1994-04-08
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